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Commande de moteur.
La présente invention concerne les commandes de moteur et, plus spécialement. les dispositifs de commande du fonctionnement de moteurs électriques utilisés pour la propulsion de véhicules, par exemple des voitures à voyageurs à grande vitesse,
Pour faire accélérer des moteurs à courant continu du type série d'une puissance relativement grande de l'arrêt à la vitesse maximum sous une tension d'alimentation fixe,, on utilise habituellement un'démarreur à résistances comportant des plots multiples, Pour obtenir une accélération et un freinage électrique réguliers et doux;
on a utilisé jusqu'ici des relais sensibles au courant présentant une petite différence entre l'état d'enclenche- ment et l'état le-déclenchement pour commander la série dei in-
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terrupteurs séquentiels, des contrôleurs à cames commandés par air comprimé ou par moteur, ou encore d'autres mécanismes de shuntage à résistances. Comme ces relais ont des parties mobiles, il est néces.- saire d'entretenir avec grand soin ces appareils pour que ceux-ci fonctionnent de façon régulière et sans panne.
La présente invention a pour but principal d'utiliser un dispositif statique pcur la commande du fonctionnement d'un mécanisme de shuntage à résistances comme un contrôleur à cames ou un accé- lérateur, ce dispositif étant commandé par'un moteur pilote.
,Dans ses grandes ligneµ, la présente invention consiste en un dispositif de commande comprenant un moteur électrique, un con- ducteur à courant fort, un commutateur pour relier le moteur au con- ducteur à courant fort, un moyen de commande pour commander le courant du moteur, un moteur pilote pour actionnera le dispositif de commande, un amplificateur magnétique pour commander le fonctionnement du moteur pilote, cet amplificateur magnétique ayant un enroulement de -commande sensible au courant du moteur de manière à régler le débit de l'amplificateur magnétique, et une source de tension électrique coopérant avec l'amplificateur magnétique,pour commander le fonc- tionnement du moteur pilote.
Le débit variable de l'amplificateur magnétique est utilisé pour actionner le moteur pilote qui entraîne un contrôleur à cames servant à éliminer par shuntage pas à pas'des résistances du circuit des moteurs électriques qui, dans la forme d'exécution décrite, sont des moteurs de traction d'un véhicule à propulsion électrique. Le contrôleur à cames fonctionne dans un sens pendant l'accélération et dans le sens opposé durant le freinage dynamique des moteurs de traction. L'amplificateur magnétique est:relié, en série avec une batterie, au moteur pilote. La tension de sortie maximum de l'ampli- ficateur moins la force électromotrice de la batterie est suffisante pour faire fonctionner le moteur pilote a la vitesse maximum.
La sor- tie de l'amplificateur magnétique est déterminée par un enroulement de polarisation alimenté par la batterie et par des enroulements
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de commande recevant des courants proportionnels au courant des mo- teurs de traction, celui-ci étant déterminé par la résistance présen- te dans le circuit des moteurs de traction. Si le courant des moteurs de traction dépasse le réglage de l'amplificateur magnétique, le moteur pilote est mis en marche en sens inverse de manière à réinsé- rer de la résistance dans le circuit des moteurs de traction.
L'invention ressortira plus clairement de la description, donnée ci-après, d'une forme d'exécution préférée représentée, à' titre d'exemple, au dessin annexé dans lequel: la Fig.l est une vue schématique d'un dispositif de comman- de suivant la présente invention, et la Fig.2 est un tableau donnant la suite des opérations d'actionnement des commutateurs du contrôleur à cames pendant l'accélération et le freinage.
Comme la Fig.l le montre, l'ensemble représenté comprend deux moteurs de traction M1 et M2, un commutateur de ligne LS, une résistance de freinage BR, une résistance d'accélération AR, un contrôleur à cames CC, un moteur pilote PM servant à entraîner le contrôleur à cames CC, un maître contrôleur MC, un commutateur de commande de freinage dynamique PBC, un amplificateur magnétique MA, un redresseur RF, un certain nombre de résistances, et un con- densateur qui est décrit plus en détail ci-après.
Les moteurs Ml et M2 sont, de préférence, du type à cou- rant continu série convenant pour la propulsion d'un véhicule, par exemple une voiture à voyageurs à grande vitesse (non représentée).
Le moteur Ml a un induit Al et un inducteur série Fl. De même, le moteur M2 a un induit A2 et un inducteur série F2. Les inducteurs série peuvent être connectés au travers d'inverseurs habituels, afin de permettre l'inversion du sens de marche des moteurs. Comme la figure le montre, les moteurs sont reliés en parallèle. Il va de- soi que, si on le désire, au cours d'une acdélération, les moteurs peuvent d'abord être reliés en série et par la suite en parallèle,
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comme cela se fait couramment.
Il va de soi aussi que des moteurs supplémentaires sem- blables aux moteurs Ml et M2 peuvent être prévus, si on le désire. '
L'interrupteur de ligne LS est prévu pour relier les moteurs à un troisième rail ou à un conducteur de caténaire 11 par l'intermédiaire d'un trolley 12 et d'un conducteur de courantfort 13.
Le commutateur de commande de freinage dynamique PBC est prévu pour relier les moteurs à la résistance d'accélération AR pendant l'accélération des moteurs. Lorsque le commutateur PBC se trouve dans sa position de déclenchement, il établit des connexions de freinage dynamique avec les moteurs et relie la résistance de freinage BR dans le circuit de freinage dynamique. Pendant là frei- nage dynamique, l'inducteur F2 est relié en série avec l'enroule- ment d'induit A1, et l'inducteur F1 est relié en série avec l'en- roulement d'induit A2. La résistance de freinage BR est connectée dans un circuit commun aux deux circuits de freinage des moteurs.
Le contrôleur à cames CC est prévu pour éliminer pas à pas des parties de la résistance d'accélération AR du circuit des moteurs pendant l'accélération des moteurs en actionnant par came une série de contacts et, de façon semblable, pour éliminer par shuntage des parties de la résistance de freinage BR du circuit des moteurs pendant le freinage dynamique de ces moteurs. Il va de soi que le contrôleur CC peut être du type à tambour au lieu d'être du type à came, ou bien il peut être un accélérateur de type connu dans lequel une roulette actionne séquentiellenent plusieurs doigts de manière à éliminer par shuntage une résistance du circuit des moteurs. Ces types de contrôleurs sont bien connus et n'importe lequel peut être utilisé.
Le moteur pilote PM a un induit A et deux inducteurs F et R. Lorsque l'inducteur F est alimenté, le moteur entraîna le contrôleur à cames CCdans un sens et, lorsque l'inducteur R est alimenté, le contrôleur à cames entraîne le moteur pilote d
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le sens npposé. Le moteur est relié au contrôleur à cames par un arbre 14.
Le maître contrôleur MC peut être du type connu à tambour.
Lorsque le contrôleur est entraîné dans un sens, des circuits s'éta- blissent de manière à envoyer du courant dans lesmoteurs de traction de manière à accélérer le véhicule. Lorsque le contrôleur est ac- tionné dans le sens opposé, des circuits de freinage dynamique des moteurs de traction s'établissent de manière à freiner le véhicule.
Les rhéostats 15 et 16'sont actionnés par le contrôleur MC pour une raison exposée ci-après.
Afin de simplifier les dessins annexés et la description, les verrouillages de protection et les interrupteurs de valeur limite habituellement utilisés dans un .système de la présente invention ont été omis. Le système a été représenté sous une forme très simplifiée et à titre d'exemple seulement, ce système devant être considéré comme représentant tout dispositif de commande de moteur de traction du même ,type général. Il va de soi que l'in- vention peut s'appliquer généralement à tout dispositif de comman- de ayant un contrôleur à shuntae de résistance d'un type qui était jusqu'ici commandé par un relais de valeur limite électromécanique.
L'amplificateur magnétique lA comporte deux enroulements de charge 17 et 18 pouvant être alimentés par une source de courant alternatif appropriée comme représenté sur le dessin. L'amplificateur compcrte aussi un enroulement de commande 21 qui est connecté aux bornes d'une partie 22'de la résistance d'accélération AR en série avec un rhéostat 16 qui, comme précité, est actionné par le con- tr8leur MC. L'amplif icateyr magnétique comporte aussi un enroulement de commande 23 qui est connecté aux bornes d'une partie 24 de la résistance de freinage BR en série avec le rhéostat 15 qui est aussi actionné par le contrôleur MC.
Comme la figure le montre, un enroulement de polarisation 25 de l'amplificateur MA est alimenté par une batterie B, par l'in- termédiaire d'un plot de contact 26 ou d'un plot de contact 27 se
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trouvant sur le contrôleur MC. Une résistance variable 28 est connec- tée dans le circuit de l'enroulement 25 demanière à régler le courant pouvant traverser cet enroulement. Un enroulement de commande 29 de l'amplificateur est connecté aux bornes de l'inducteur F2 en série avec un condensateur 34, qui peut être shunté par une résistance 33, et avec une résistance variable 30.
Un autre enroulement de commande
31 de l'amplificateur est connecté aux bornes de l'inducteur F1 en série avec une résistance variable 32 et uh condensateur 34' qui peut être shunté par une résistance 33'. De façon semblable, une résis- tance 33' et un condensateur 34' qui peuvent être connectés en pa- rallèle, sont connectés dans le circuit de l'enroulement de commande
29.
La sortie de l'amplificateur magnétique MA est redressée dans le redresseur RF qui est relié à l'induit A du moteur pilote PU, en série avec la batterie B et une résistance variable 35. Une résistance variable 36 est connectée aux bornes de sortie du redres- seur RF. La tension de sortie maximum de l'amplificateur magnétique est telle que la différence entre la tension de sortie du redresseur
RF non absorbée par les résistances 35'et 36 et le potentiel de la batterie B soit suffisante pour faire tourner le moteur pilote PM à une vitesse maximum. De cette manière, on peut régler les résistances
35 et 36 de telle façon que l'on obtienne là vitesse maximum désirée du moteur PM lorsque la tension de sortie de l'amplificateur est maximum.
Afin de mieux faire comprendre le fonctionnement de l'ap- pareil, le fonctionnement de l'ensemble sera décrit plus en détail ci-après. Il est supposé que l'on désire faire accélérer le véhicu- le, le maître contrôleur MC étant mis en position "marche". Lorsque le contrôleur MC se trouve dans sa position "marche", la bobine d'ac- tionnement du commuteur de ligne LS est excitée par l'intermédiaire d'un plot de contact 37 de façon à provoquer la fermeture de ce com- mutateur, de manière à relier les moteurs M1 et M2 à la source de courant.
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La bobine d'excitation du commutateur PBC est aussi ali- mentée à ce moment, de manière à fermer le contacteur principal 38 de ce commutateur et à ouvrir les contacteurs principaux 39 et 41.
Le contacteur auxiliaire 42 est fermé à ce moment de manière à ali- menter l'inducteur F du moteur pilote PM, tandis que le contacteur auxiliaire 43 est ouvert. Les moteurs Ml et M2 sont connectés en parallèle par le contacteur 38 et sont reliés à la source de courant' en série avec la résistance d'accélération AR.
Lorsque les moteurs de traction sont reliés aux bornes de la tension d'alimentation fixe, l'intensité du courant traversant les moteurs dépend de la valeur de la résistance insérée dans le cir- cuit des moteurs. En même temps, le moteur pilote PM reçoit sa pleine tension puisque l'arrivée de courant initiale est inférieure au ré- glage de courant établi pour l'amplificateur magnétique MA, réglage déterminé par le courant passant dans son enroulement de polarisation
25, et le contrôleur à cames avance à sa vitesse maximum. Des parties de résistance sont éliminées par shuntage à causé de la fermeture successive d'un ou de plusieurs commutateurs de shuntage de résis- tances Rl à R4, et le courant des moteurs augmente jusqu'à atteindre une valeur correspondant au réglage de l'amplificateur magnétique.
A ce moment,le courant traversant l'enroulement de coande 21 qui, com- me précité, est connecté aux bornes d'une partie de la résistance 'd'accélération AR, atteint une valeur telle que le débit de l'ampli- ficateur magnétique tombe au niveau de la tension de la batterie.
Le moteur pilote PM s'arrête,puisque la force électromotrice dispo- nible pour l'actionner est tombée à zéro.
Si, pour une raison quelconque,le contrôleur à cames ac- tionné par moteur a dépassé la position prévue,dépassant la limite de courant désirée, la sortie de l'amplificateur est encore diminuée vers zérn; dans ce cas,la tension de la batterie dépasse la tension de sortie de l'amplificateur magnétique de manière à faire tourner le moteur pilote de façon qu'il entraine le contrôleur à cames dans le sens opposé, jusqu'à ce que le courant des moteurs de traction soit tombé au niveau voulu. De cette manière, il est possible de maintenir un courant d'accélération constant.
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Il est aussi possible de modifier le taux d'accélération en forçant le maître contrôleur MC à actionner le rhéostat 16 de manière à faire varier le courant pouvant traverser l'enroulement de commande 21. Le contrôleur à carnes est entraîne de cette ma-
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.nièce sous la COII1ûmde de l'amplificateur magnétique jusqu'à ce que toute la résistance d'accélération AR soit éliminée du cir- cuit des acteurs. Le contrôleur à cames est maintenu dans cette position par le moteur pilote PM qui peut être un moteur du type à couple. Lorsque le contrôleur est ra.aené dans sa position
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"d'arrêt", un circuit de faible freinage dynamique s'établit.
Si on désire freiner le véhicule par freinage dynamique, on cO:!1r:lute le Naître contrôleur MC en position "freinage" .Lorsque le contrôleur MC se trouve en position "freinage", le commuta- teur de ligne MS et le commutateur PBC sont déclenches. De cette manière, les contacteurs du commutateur de ligne sont ouverts de manière à déconnecter les moteurs de traction de la source de
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courent, et les contacteurs principaux 39 et 41 du com..,utateur PBC se fer-fient de manière établir les circuits de freinage dyna.1Ii,
' te pour les .noteurs. Un contacteur auxiliaire 42 s'ouvre de manière à déconnecter l'inducteur F et le contacteur auxiliaire 43 se ferme de manière à alimenter l'inducteur R du moteur pilote par '
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intermédiaire d'un plot de contact 44 du contrôleur MC. En cond1uen.
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ce, le moteur pilote fonctionne ,de Manière à entraîner le contez leur à cames dans le sens opposé au sens de l'accélération. La résign- ce de freinage BR est éliminée pas à, pas par shuntage du circn-it des moteurs en fermant séquentiellement les contacts Bl à B4.
Lors le courant de freinage dépasse une valeur déterminée par ie couran '
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circulant dans l'enioulerfient de commande 23 de l'a;nplificateiir .lin:1- tique qui est connecté aux bornes d'une partie de la résistance @
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le contrôleur à cases s'arrête de la nanire décrite ci-avant. ' /) Le taux de freinte peut être varié en ;:..:.entant lr mntr e1.!' MC à actionner le r'''iMusLai< 15 se trouvant en scrie avec 1'C't'.r0I.L\-
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ment de cotn,i.pnde 23.
Le contrôleur à cames continue à avancer j
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jusque ce que la .toute la résistance de freinage BR soit éliminée du circuit des moteurs,
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L'amplificateur sagnétioue comporte aussi une caractérisé- tique de taux d'accroissement permettant au moteur pilote d'exercer, une action réglable en fonction du taux d'accroissement ou du taux
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de diminution du courant des moteurs.Corn'tie précitée le-nrolilenc-nt de coinitiande 29 de l'amplificateur est connecté aux bornes de l' in- . ducteur F2 et l'enroulement de commande 31 est connecté aux bornes de l'inducteur F1.
Si, pendant un freinage ou une accélération.le taux d'établissement du courant est retardé pour une raison quelconque,,
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le contrôleur à càlies fonctionne à sa vitesse i,iaxi.uu;a de 2niPre éliminer toutes lès résistances du circuit.Ceci provoque l'apparition d'une tension brusque aux bornes des moteurs M1 et M2 et d'une ar- rivée importante de courant correspondante.La caractéristique de
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taux de croissance :;.e la c5-L,,ande évite qu'il y ait un courant de acteur exagéré dans ces conditions.A l'état de régime ou lorsque le courant des moteurs varie relative-tien t lentement, 'aucun courant: ou un courant négligeable traverse les enroule-sents de ca::.nar.de 29 et 31.
Au contraire, lorsque le courant des moteurs varie rapide ent et qu'une tension, variable correspondante apparaît aux bornes des inducteurs FI et F2, les condensateurs'34 et 34' permettent à ce
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courant de traverser les . enroulements de co.-i4..nde 29 et 31. Les enroulements 29 et 31 font cumul avec les enroulements 21 et 23, de sorte que la sortie de l'amplificateur magnétique est dimi- nuée de manière à réduire la vitesse du moteur PM.
Les courants des enroulements 29 et 31 sont proportionnels au taux de variation de la vitesse du acteur et, dans le cas de taux élevés de variation,
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la sortie de 1'a.B.plifieateur magnétique est suffisaient diminuée pour faire changer de sens le moteur PM de façon que -le contrôleur
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à cames réintroduise momentané.nent de la résistance dans le circuit ; afin'de réduire r'apide'nent le courant des moteurs la limite dé- sirée. Lorsque le,$ conditions normales sont ainsi rétablies, le courant circulant- dans les enroulements 29 et 31 tombe en subrtance
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à zéro afin que le fonctionnement normal puisse recommencer' comme précité.
Toute charge restante aux bornes'des condensateurs 34 et 34' se dissipe dans les résistances de shuntage 33 et 33'.
La description précédente montre que le dispositif de commande statique décrit ici per:net d'effectuer un changement instantané du taux d'accélération ou de freinage sous la commande du conducteur du véhicule avec un retard minimum dans le temps et a en ayant recours à un seul amplificateur magnétique coopérant avec une batterie ou une autre source de 'tension continue pour commander de fonctionnement du moteur pilote qui entraîne le contrôleur servant à éliminer les résistances par shuntag. Comme un. seul amplificateur Magnétique est requis, l'installation est simplifiée.L'installation suivant l'invention convient pour commander le fonctionnement de tout moteur actionné par un contrôleur ou un accélérateur aeissant par shuntage'de résistances.
REVENDICATIONS.
1.- Dispositif de commande comprenant un moteur électri- que, un conducteur de courant fort, un commutateur pour relier le moteur au conducteur de courant fort, une commande pour régler le courant de moteur, un moteur pilote pour actionner cette commande, un amplificateur magnétique pour commander le fonctionnement du mo- teur pilote, cet amplificateur magnétique àyant un enroulement de commande sensible au courant du moteur afin de régler la sortie de l'amplificateur magnétique et une source, de tension électrique coopérant avec 1'amplificateur magnétique pour commander le fonc- tionnement du moteur pilote.