<B>Dispositif d'entraînement d'une machine.</B> La présente invention vise un dispositif d'entraînement d'une machine avec réglage de vitesse continu.
Un sait. déjà qu'il est possible d'entraîner une machine en intercalant entre lui moteur, source d'énergie mécanique, et ladite machine au moins tin différentiel et deux machines électriques, mais les solutions connues ne per mettent pas un réglage de la vitesse du mo teur suffisamment indépendant de celle de la machine entraînée.
Le dispositif d'entraînement d'une ma chine avec réglage de vitesse continu faisant l'objet de la présente invention comporte une machine électrique principale accouplée, comme seule machine principale, à l'un des arbres d'un jeu d'engrenages différentiel, une.
source d'énergie mécanique, au moins, étant accouplée à un deuxième arbre, et la machine à entraîner étant accouplée à un troisième arbre de ce même différentiel, une deuxième machine électrique principale, connectée élec triquement à la première, étant accouplée à un arbre de ce différentiel non solidaire de la première machine électrique principale, le dispositif étant. caractérisé par le fait.
qu'une des machines électriques au moins est disposée pour être excitée au moins partiellement par un courant asservi à un moyen de réglage automatique rendant ce courant principale ment fonction de la vitesse d'un des arbres du différentiel autre que celui auquel la machine considérée est aecounlée, de telle sorte crue le- dit courant d'excitation n'est pas proportion nel à la vitesse de la machine à exciter.
Le dispositif pourrait en outre compren- dre un changement de vitesse mécanique.
Les dessins annexés montrent plusieurs formes d'exéeutioii de l'objet de l'invention, données à titre de simples exemples.
Les tig. 1 à 11 montrent chacune ni-. schéma d'une forme d'exécution.
Dans l'exemple selon la fig. 1, -Lui moteur 1. quelconque, dont la vitesse est insuffisam ment réglable, entraîne par l'arbre \_' une ma chine électrique principale 3, et en même temps un des arbres 4 d'un différentiel 5. 6 est une machine électrique principale con nectée par la ligne 7 à la machine 3 et accou plée à un second arbre 8 du différentiel 5,, dont un troisième arbre 9 entraîne la machine à propulser 10. 11 est une excitatrice entraî née par l'arbre 4 de la machine 1, excitatrice qui sert, aussi de dynamo d'éclairage et four nit seule le courant d'excitation aux machines 3 et 6.
L'excitation de la machine 6 peut être obtenue par simple alimentation des bobines d'excitation 12 à la tension donnée par la. ma chine 11 et dépendant au moins partielle ment de la vitesse du moteur 1, excitation ajustable par le rhéostat 13. Le rhéo état 13 peut. aussi être remplacé soit par un potentio mètre, soit par un régulateur automatique complet. Une batterie-tampon 14 peut par contre alimenter l'excitation quand la vitesse du moteur 1 est insuffisante. Un potentio mètre 16, alimenté par la machine auxiliaire 11, est. destiné à fournir au moins une partie de l'excitation de la machine 3 à l'aide du bo binage 15.
Un régulateur automatique de vi- tesse 17, destiné à maintenir la vitesse du mo- leur 1 constante au moins temporairement, par exemple pour une alimentation donnée, ou encore destiné à. rendre cette vitesse au surplus fonction de celle de la machine 10, agira ici par le potentiomètre 16 sur l'excita tion<B>15</B> de la machine 3.
Soit 18 un levier de commande de la puis sance du moteur 1, 19 des résistances série et parallèle éventuelles destinées au démarra e ou au freinage, l'excitation des machines élee- triques peut être complétée par des enroule ments auxiliaires 4-0 série ou par un enroule ment shunt 41 (voir fig. <B>2</B>).
Une vitesse constante du moteur 1 s'obtien dra par exemple de la manière suivante: Si l'on donne à ce moteur, en ast)@issaiit sui, son alimentation 18, une puissance plusraiide que celle momentanément nécessaire à l'en traînement du véhicule (machine 10), le mo teur 1 augmentera tout. d'abord. de vitesse et il en sera de même pour les machines 3 et 6.
Comme le régulateur 17 a. pour mission, au moins momentanée. de maintenir la vitesse du moteur 1 constante, il -agira sur le potentio mètre 16, de façon à augmenter la puissance transmise à la machine 10. L'augmentation de la puissance transmise sera obtenue par une modification de l'excitation de la machine 3 en fonction de la vitesse des machines 1 et 3 clans l'arbre c9, le couple moteur augmentera et surpassera le couple résistant du véhicule, provoquant une différence ayant pour résul tat simultanément l'accélération du véhicule et. la limitation de la vitesse du moteur 1., car le couple de réaction, dans l'arbre ?, augmente aussi vivement.
L'accélération du véhicule ferait. varier les vitesses des machines 1, 3 et 6, si le régula teur 17 ne maintenait. pas la vitesse du mo teur 1 constante. Or, pour pouvoir maintenir cette vitesse constante, il faut que la varia tion de la. vitesse de la machine 10 (soit celle du véhicule) soit entièrement supportée par la machine 6, dont la vitesse dépend précisé- ment de l'excitation de la. machine 3.
Il en ré sulte que le régulateur 17 doit régler l'exci tation de la, machine 3 en fonction de la vi tesse des machines 6 et 10, ce qu'il ne peut faire qu'en agissant sur la position du poten tiomètre 16 réglant l'excitation de la machine 3, de façon à. faire varier la vitesse de la ma chine 6 de -7z à. + n, pendant que la vitesse de la. machine 10 varie de 0 à.<I>+</I> N.
Il va de soi que l'on peut rendre simulta nément la vitesse du moteur 1., d'une part, fonction de sa puissance (fonctionnement à rendement. optimum, par exemple\ en asser vissant le régulateur 17 au réglage de la puis sance, par exemple au levier des gaz 7.8, et, d'autre part, indépendante ou aussi fonction quelconque de la vitesse de la machine 10, en <B>,</B> a, sservissant aussi, ou non, le ré- 'u lateur 17 à cette dernière vitesse.
Le même potentiomètre 16 peut être asservi de telle façon que ].'excitation de la machine 3 soit simultanément fonction de sa propre vitesse et de celle de la machine 11>, sa propre vitesse ayant peu d'influence, tandis aue la vitesse de la machine 10 influence beaucoup cette excitation.
La fig. 1 est un exemple de dispositif com plet appliqué à, un électrobus, le moteur 1 étant un moteur Diesel, dont la vitesse maxi mum ni est. admise de 2000 tours par minute. Ce moteur est. pourvu d'uri régulateur auto matique 17, destiné à régler la vitesse chi mo- leur au ralenti, d'une part, et à en limiter la vitesse d'emballement à. 2000 tours par minute, d'autre part.
Dans ce but, le régulateur 17 agira par les leviers 28 sur l'organe d'alimen tation 37 du moteur (injecteur ou carbura teur). Pour l'entraînement du véhicule, le mo teur Diesel 1 est normalement commandé par le conducteur, à. l'aide de la pédale des âaz 18; il est susceptible d'agir comme frein moteur.
Pour adapter le .moteur 1 au dispositif différentiel électromécanique décrit, son régu lateur mécanique 17 est pourvu, par exemple, de deux paires de contacts pour courant d'asservissement, soit 23 deux contacts d'accé lération fermés au-dessus de<B>19715</B> tours, par exemple, et ''4, deux contacts de ralentisse- ment du véhicule, fermés pour des vitesses inférieures à n.i"f. = 1925 tours/minute, par exemple, la vitesse supérieure de fonctionne ment du moteur étant n,1,,
<I>=</I> 1975 tours/mi- nute. (fin pourra encore, pour ménager le mo teur 1, asservir les contacts 23 et 24 au levier des gaz 18, et obtenir ainsi une vitesse réduite du moteur 1 à puissance réduite: cet asservisse , ment est. dessiné en pointillé sur la fi-.<B>1</B> et comprend le balancier 32.
Sans ce dernier asservissement, le dispo sitif variateur de vitesse fonctionne comme suit: Le moteur 1 est lancé, par exemple, à l'aide de l'excitatrice 11., alimentée par la batterie 7-l, en fermant les interrupteurs 20 et 21. Le moteur 1. tourne alors ait ralenti, ré glé mécaniquement par le régulateur 17.
Les machines électriques 3 et 6 tournent l'une dans le sens titi moteur 1, l'autre en sens con traire, niais à la même vitesse: le potentio mètre 16, à. sa position 0, contre une butée 39, alimentera la bobine d'excitation 15 de la machine 3 avec un courant -i,., tandis que l'enroulement d'excitation 12 de la machine 6 recevra un courant -'-7.,.: les tenions aux bornes des machines 3 et 6 sont égales, et le courant dans la ligne 7:I7 = 0. Poui# faire démarrer le véhicule, le conducteur appuie maintenant. sur la pédale des gaz 18:
la vitesse des niacliines 1. :;, 6 et 11 augmente jusqu'à n,"",, tours par minute: les tensions deviennent normales; les contacts d'accélération 23 se ferment et alimentent le petit moteur '?2, le quel entraîne le potentiomètre 16 dans le sens d'accélération du véhicule:
la vitesse du nio- teur 22 est elle-même réglée par les résistances '?6, 27, lesquelles peuvent être ajustées, par exemple. de telle faeon due l'accélération du véhicule soit a a inaxiiiiiini. de 0,:) mètre par se- < -onde, quand la pédale des gaz est dans la moitié inférieure de sa course, et de 1 mètre par seconde au maximum, quand on donne plus de la moitié des gaz;
ceci peut être obtenu grâce à un contact. de sliuntar;,e 25 au moins, actionné par la pédale des gaz 18.
De même, la pédale du frein mécanique, ou livdi-aulique, 31, pourra as_i,,ir sur tin contact de shuntage 12, pontant simultanément les ré sistances 26 et 27, pour donner au frein mo teur son maximum d'efficacité lorsqu'on fait usage du frein mécanique, et obtenir ainsi un ralentissement rapide et régulier du véhiculé 10, sans usure trop grande des freins mécani ques. Plusieurs contacts de shuntage 12, dont un seul est dessiné, pourraient assurer une efficacité progressive du frein moteur, en éli minant progressivement. les résistances 26 et 27.
Si l'on ne fait, pas usage du frein .mécani que, mais qu'on lâche seulement la pédale des gaz, le frein moteur produira, dans cet, exem ple, une décélération de 0,5 mètre par .seconde correspondant à la vitesse minimum du poten tiomètre 16.
La vitesse maximum du potentiomètre 16 est déterminée par l'accélération maximum désirée et la course correspondante.
Entraîné par le servomoteur 22, le nnteii- tioniètre 16 crée progressivement une diffé rence de potentiel entre les machines 6 et à, par suite de la diminution de l'excitation de la machine 3; un courant 17 s'établit dans la ligne 7, et la machine 6 fournit un couple 11i, croissant comme le courant 17, l'excitation de la machine 6 étant constante. Pour équilibrer mécaniquement le différentiel 5, les machines 1 et 3 fournissent aussi ensemble un couple 176, ce qui détermine l'effort de traction à la jante des roues motrices.
5i le véhicule roule à une vitesse quelcon- que et que le conducteur lâche la pédale des gaz 18, le moteur 1 veut ralentir vivement, se lon sa caractéristique de freinage, mais sa. vi tesse est soutenue par l'interconnexion élec trique des machines 3 et 6 entre lesquelles s'établit dans la ligne 7 un courant de frei nage qui a pour effet de diminuer la vitesse du véhicule: la vitesse du moteur 1 tombe de son côté au-dessous de la vitesse ni"f., ce qui provoque la fermeture des contacts auxiliaires de décélération 21; cette fermeture provoque la rotation du moteur 22 dans le sens négatif.
On pourrait admettre, par exemple, une vi tesse négative maximum du potentiomètre 16 correspondant à un ralentissement du véhicule de 2 mètres par seconde, exigeant des roues arrière du véhicule un effort de freinage de 30 % de leur poids, si ces roues supportent le deux tiers du poids du véhicule.
Le frein mo teur agira, dans l'exemple décrit, presque jus qu'à l'arrêt complet du véhicule, car le poten tiomètre 16 revient à sa. position 0 sous l'in fluence du sexy: o-moteur 22 qui est alimenté dans le sens décélération aussi longtemps que le moteur Diesel a tendance à ralentir au- dessous de sa vitesse 7a;"f.. Grâce au dispositif électromécanique, le véhicule pourra être presque arrêté par le seul effet du frein mo teur. L'arrêt complet du véhicule pourrait. même être atteint à l'aide de moyens complé mentaires tels qu'un shuntage de l'excitation (le. la machine 6.
D'autre part, un relais de surintensité 29 pourrait aussi limiter le couple de freinage, en particulier aux très faibles vitesses du véhicule. Ce relais 29 pourrait aussi limiter le couple de démarrage, en particulier dans un dispositif sans le servomoteur 22, disposi tif dans lequel le régulateur 17 serait mécani quement combiné avec le potentiomètre 16; la fig. 2 montre un tel exemple, dont le fonction nement est analogue à l'exemple de la fig. 1.
Dans l'exemple selon la fig. 2, le moteur 1 est directement accouplé à la machine 3 et à l'excitatrice 14 par les arbres 2 et 4 et en traîne aussi, indirectement, par un renvoi de poulies et courroie, le régulateur à boules 17; l'arbre 4 accouple aussi le moteur 1 à l'une des parties du différentiel 5, dont l'arbre 8 est accouplé à la seule machine électrique principale 6, et l'arbre 9 à la machine à en traîner 10, soit, dans cet exemple, un véhicule.
.L\-oiis admettons, dans cet exemple, que la machine électrique principale 6, accouplée seule à l'un des arbres (8) du différentiel est à excitation constante, le courant d'excitation Ie.,.6 étant fourni par la batterie 26; la ten sion induite dans cette machine est alors fonc tion de sa vitesse: E6<I>= k6 . n6,</I> et son couple est fonction du courant principal circulant clans la ligne d'interconnexion <I>7 : C6 = le; . I7,</I> k6 et k, étant des constantes caractéristiques de la machine 6.
Nous admettons par ailleurs que pour une puissance constante P donnée par la machine ; 1, la vitesse de ce moteur doit rester pratique ment constante et ne petit au phis varier que dans les limites du statisme du système régu lateur 16/17, admises par exemple de - 1 11/o.
D'autre part, la vitesse de la machine 10 ; est:
EMI0004.0033
Comme pour une puissance constante P du moteur 1, le régulateur 17 a pour consigne de maintenir la vitesse u., du moteur 1 cons tante, dans la limite de son statisme, la vitesse V du véhicule, proportionnelle à celle des roues motrices: nlo, est. donc principalement fonction de<B>14</B> 11.13 étant. la vitesse de la ma chine 6.
Comme la puissance fournie par le mo teur 1: P couvre la puissance de traction P'T, et les pertes mécaniques, d'excitation et ohmi ques dans le dispositif de transmission, on a la relation: P = PT -(- pm . -I- pExc.' IL <B>PC..</B>
Et en admettant<I>P,</I> p.é@. et comme constantes, P#.éd. =<B>Pr</B> -i <B>PC.</B>
c'est-à-dire que la puissance réduite du mo teur couvre les pertes ohmiques et la puis sance fournie à la jante.
Mais PT <I>=</I> kT <I>. I7 .</I> V et pc" <I>= R7 . I7</I> z <B>d'où</B>
EMI0004.0054
17 est le courant dans le circuit 7, et R7 la ré sistance de ce circuit.
Comme dans la dernière équation,<B>17</B><I>et</I> n;; sont seules variables, il s'ensuit que:<B>17</B><I>= f</I> ()'6) . Et l'équation des tensions dans le circuit prin cipal 7 est: E3+E6=I;.R7=0. mais E3 k3 .
n,. # IExc.3 et <I>Es -</I> k6 # n6 <I>.</I> IEXC. <I>6</I> d'où
EMI0004.0067
comme seuls varient 116 et<B>17</B><I>= f</I> (.i1.6), l'eXei- tation de la machine 3 est bien fonction de la vitesse de l'arbre de la machine 6: n.6.
IExc.s <I>=</I> h' ('116) n6 varie dans de larges limites entre -N et + N, tandis que 11<B>1</B> est. constant, ou presque. En outre, pour chaque valeur clé la puis sance du moteur 1 et de la @-itesse de la ma- eliine 6, il existe un courant I; bien déter miné: il faut aussi mi courant. (l'excitation IE,,.;; bien déterminé, et par conséquent une.
position du potentiomètre et une vitesse du moteur 1 bien déterminées, d'oii ni<I>- f</I> (n.6). également.
Mais tandis que iii ne variera due dans une très faible mesure, par exemple de 1- lo/o <B><I>Ni,</I></B> Ni étant. la vitesse nominale du moteur 1, le courant. d'excitation devra varier dans clé très fortes proportions, d'une ia@on semblable et en fonction de la vitesse nb de la machine électrique 6, les vitesses 7c,;
et ii,() (vitesse de la machine entraînée) étant elles-mêmes dépendantes l'une de l'autre.
En effet, en marche à vide, c'est-à-dire polir une puissance PTM. , fournie par le mo teur 1, pratiquement nulle, le courant d'exei-- tation IE".. ; devra varier de -I3 à +I3 pen dant que la vitesse (le la machine électrique 6 varie de -N6 à + 1'6, I; et Ni; étant. (les valeurs nominales.
De même, à. pleine charge, et. si l'on admet que dans l'exemple considéré les pertes de enivre dans le circuit. 7 (machines électriques 3 et 6) sont alors de 1% clé la puissance Prs,. pour n,;
= -- 1/3 N6 et nlo = + 1/3 N 1o, c'est-à-dire quand la machine entraînée est au tiers de sa vitesse nominale, le courant d'exci tation de la machine 3: 11,e.3 variera (le -0,685<B>13</B> à + 1,037 13, compte tenu (les chutes de tension ohmiques dans le circuit 7. en Fonction de la vitesse de la machine 6, qui varie de -N6 à +N6.
Ainsi donc, dans L'exemple de la fi°. 2, co1nine aussi dans celui de la fi-. 1, le régula teur agit sur l'excitation de la @ machine élec trique principale antérieure 3 en fonction principalement. clé la vitesse de la machine électrique postérieure 6, la vitesse de cette deuxième machine électrique variant du reste seule, comme le courant d'excitation, entre des limites éloignées.
Dans d'autres exemples, en particulier quand la machine antérieure n'est pas accou plée à l'arbre moteur, l'excitation de la ma chine postérieure pourra, au lieu d'être cons tante, être asservie par un régulateur <B>à</B> la vi tesse de la machine antérieure.
Dans d'autres exemples encore, il pourrait même être judicieux d'asservir simultanément l'excitation de chacune des macbiiïes électri ques à la. vitesse d'un arbre du dispositif, arbre différent de celui auquel la machine considérée est accouplée.
En faisant usage de régulateurs de vitesse connus depuis fort longtemps, et dont le sta tisme est très important, la vitesse clé la source d'énergie mécanique sera fortement fonction (le la vitesse de la machine entraînée (la vi tesse de la source pourra par exemple varier de 1.>1 ii, à ni, tandis que la, vitesse de la. ma chine entraînée varie de 0 à l'1() :
Le régula teur réglera alors la vitesse de la machine source d'énergie mécanique 1 de faeon cons tante temporairement, c'est-à-dire tant. que les conditions d'entraînement restent station naires, et, dans ce cas, pour chaque puissance à. transmettre et chaque vitesse de la machine 10, il i aura une vitesse bien déterminée (le la. source d'énergie mécanique 1.
Dans la forme de réalisation selon l'exem ple de la fig. 3, complété par un dispositif mécanique de changement de rapports de ré duction, un moteur 21 entraîne à l'aide d'un arbre ??, une machine électrique principale 23, ainsi qu'une partie 2-1 d'un différentiel \'5. Une deuxième partie 26 du différentiel '?5 en traîne les premières roues dentées fixes *27 d'une boîte de changement de vitesses dont les roues mobiles 28 sont. accouplées par l'en tremise des roues dentées 29 avec une autre machine électrique principale 30.
La troisième partie 31 du différentiel est accouplée par l'ar bre 32 à la machine à entraîner 33. En modi fiant l'excitation 34 de la machine ?3 à l'aide clu potentiomètre 35, le régulateur 36 peut faire varier la vitesse de la machine 30 et ainsi régler celle de la machine à entraîner 33. Pour limiter le couple de la machine 30, ainsi que son courant, la boîte de vitesses est com mandée lors du changement de sens de rota tion au moyen de l'accouplement à glissement. 39 qui agit par l'entremise de la tringlerie 3 7 sur la boîte de vitesses 27 à. 29.
Les butoirs 3 limitent la course du levier commandant la tringle-rie<B>37.</B> Un. frein éventuel pourrait uti lement bloquer les roues 27 pendant. le dépla- eement. latéral des roues 28.
La boîte de vitesses pourrait. aussi être coneue sous forme d'un deuxième différentiel, pourvu de freins permettant de freiner alter nativement deux de ces parties, ce qui permet aussi d'obtenir des rapports d'engrenages dif férents.
Le fonctionnement du régulateur n'est indiqué ici que d'une manière symbolique. La liaison régulateur-potentiomètre pourrait être établie selon fig. 1 ou selon fig. \_', ou en core par n'importe quel autre moyen:
en effet, de très nombreux moyens automatiques sont connus, combinant des éléments mécaniques et électriques montés souvent ensemble dans un même appareil, ces appareils étant alors désignés par le nom de régulateur, ces régu lateurs pouvant avoir chacun leurs earaetéris- tiques propres, fixes ou ajustables.
Dans l'exemple selon la fig. 4, le disposi tif permettra l'entraînement de trolleybus avec moteur principal 1 synchrone, à. 50 ou E0 pér./see. et à. tension relativement élevée (6 li:V par exemple), facilitant de beaucoup l'exploitation de longues lignes de campagne ou de montagne, lignes pouvant être alimen tées par les réseaux force et lumière existants à. leur fréquence normale.
Si le moteur 1 était asynchrone, le réglage des fig. 1. et ? serait directement appliquable. Mais si le moteur 1 est synchrone, le régula teur 17 sera utilement entraîné par l'arbre 8 de la machine postérieure 6, et soumettra di rectement. le potentiomètre 16 et l'excitation 15 de la machine antérieure 3 à. la vitesse de l'arbre 8 de la machine 6. L'asservissement du potentiomètre 16 au régulateur 17 et par l'in- termédiaire de ce dernier à la vitesse de la machine 6 peut être ainsi eoneu:
Quand la pédale de marche 18 est. à demi-course, le le vier 23 étant horizontal, l'excitation de la ma chine 3 correspond exactement à celle néces saire pour que les tensions des machines 3 et 6 soient équivalentes, quelle que soit la vitesse de la machine 6;
en appuyant sur la pédale 18 à fond, on déterminera un cotcple d'accélé ration maximum et en lîeehant la pédale 1S complètement, le ressort '-1 provoquera un couple de freinage maximum. Pour éviter cer taines complications dues au changement. de sens de rotation de la machine 6, on pourra entraîner le régulateur 7.7 à l'aide de l'arbre 9, dont la vitesse n'est, pas non plus propor tionnelle à celle de la machine 3.
Dans l'exemple selon la fig. 5, une va riante du dispositif est appliquée à un eéhi- eule dans lequel le moteur 1. entraîne une machine électrique antérieure 3, une exeita- trice 11, en même temps que l'arbre -1 d'en traînement du corps du différentiel normal 5 du véhicule;
un des planétaires du différen tiel 5 entraîne par l'arbre 9 une des roues mo trices 10, tandis que l'autre planétaire en traîne par l'arbre 8 une des parties d'une ma chine électrique secondaire 6, dont l'induit. et l'inducteur sont tous deux tournants, l'autre partie de la machine 6 entraînant par l'arbre 19 la deuxième roue motrice 20.
Dans cette variante, les machines antérieure 3 et posté rieure 6 doivent Atre prévues pour la demi- puissance de celle du moteur du véhicule; le couple normal des machines 3 et 6 doit aussi être le même, de même que leurs vitesses maxima, si le différentiel 5 est attaqué par engrenages dans le rapport 1/1, et si la ma chine 3 est. surmultipliée dans le rapport 2i1 par les engrenages 25.
L'excitation de la machine 6 pourra être constante, tandis que le régulateur 17 réduira progressivement l'excitation de la machine t. de 1 à 0, en fonction de la vitesse de l'arbre S du rotor de la machine 6, dont la vitesse variera de Yr, maximum à Va/2, la vitesse n.1 du xcco- teur 1 étant admise constante, et le régulateur 17 agissant au moyen du rhéostat 16, pendant que la vitesse de la machine entraînée varie de 0 à S10 maximum.
Dans l'exemple selon la rig. 6, le moteur 1 entraîne la machine électrique 3 et l'exci- tatrice 11, directement accouplées à l'arbre moteur 2, 4, ainsi que le corps du différentiel 5, un des planétaires entraînant par l'arbre creux h la machine électrique postérieure 6, la machine à entraîner 10 étant accouplée par l'arbre 9 au deuxième planétaire;
dans cette variante, la machine électrique 6 est normale ment génératrice et la machine électrique 3 est normalement moteur. _1 vitesse du moteur 1 constante, la vitesse de la machine à entraî ner 10 variera inversement à celle de la ma chine électrique 6, entre une vitesse nulle et une vitesse proportionnelle au double de celle du moteur. Le régulateur 1"r agira utilement, à l'aide du rhéostat ou potentiomètre 16, sur l'excitation de la machine antérieure 3, dont. la vitesse, constante éventuellement, n'attein dra sûrement pas zéro an cours du réglage, en fonction de la vitesse de la machine posté rieure 6.
L'énergie cpnétique de la machine 6 con tribuera à l'accélération de la machine en traînée 10.
Dans une variante de l'exemple de la fig. 6, le régulateur est entraîné par l'arbre creux de la machine électrique principale accouplée seule à un des éléments du différentiel (pla nétaire), un réglage clé ladite machine à vi tesse pratiquement constante a alors pour ré sultat de faire varier la vitesse du moteur, source d'énergie mécanique, de 1,:,, n1 à n.1, tandis que la vitesse de la machine entraînée @ arie de 0 à Nlo maximum. Cette disposition permet donc d'économiser l'usure du moteur, source d'énergie mécanique, dont. la vitesse sera réduite quand celle (le la machine en traînée est faible.
La caractéristique de la transmission pourrait. du reste encore être assouplie par une excitation compound d'une des machines électriques au moins et. par le statisme du régulateur.
[)ans l'exemple selon la fig. 7, la machine électrique 3 est accouplée à un des arbres 19 de la machine à entraîner 10, au lieu d'être accouplée à l'arbre moteur 2, 4; une variante du dispositif est obtenue, variante susceptible de produire une rapide accélération de la ma chine entraînée 10, sans que le couple du mo teur 1 ne soit obligé de croître proportionnel lement à cette accélération;
en effet, pendant l'accélération de la machine 10 d'une vitesse 0 à sa vitesse N, la vitesse de la machine 6 de vra diminuer de 2n à n, si le moteur 1 entraîne le corps du différentiel 5 (ou de n. à 0, si le moteur entraîne un planétaire), et la machine 6 fournira att moins une partie de son éner- -Je cinétique pour l'accélération de la ma chine 10.
Le régulateur 17 augmentera l'excitation de la machine 6, à l'aide du rhéostat 16, en fonction de la. vitesse de la machine 3, celle-ci variant de 0 à. n., tandis que la vitesse de la machine 6 diminue de 2n. <I>à</I> n; il est, indiffé rent pour le réglage que la machine 3 soit accouplée à l'arbre 19 ou à l'arbre 9, ces der niers ayant la même vitesse; on pourra ainsi avantageusement entraîner au moins deux essieux moteurs différents.
Dans l'exemple selon la. fig. 8, une troi sième machine électrique 26 est accouplée à l'arbre 9 de la machine à entraîner 10, les ma chines électriques 3 et. 6 étant accouplées aux deux autres arbres du différentiel 5, la. ma chine 26 étant connectée en série avec les ma chines 3 et 6, ou connectée temporairement à l'une ou à l'autre de ces dernières seulement;
cette variante présentera. un couple de démar rage fortement augmenté; la machine supplé mentaire 26 peut travailler en permanence ou être mise hors service dès que, par exemple, le régime de la machine à entraîner dépasse une certaine valeur; il est possible de faire fonctionner cette troisième machine toujours en moteur; elle pourra. avoir utilement une caractéristique série.
Pour une puissance du moteur 1 donnée, le régulateur 17 a pour consigne de maintenir la vitesse du moteur 1 à. une certaine valeur, en aoïssant à l'aide du potentiomètre 16 sur l'excitation de la. machine 3; les vitesses des machines 6 et 26 sont dépendantes l'une de l'autre selon l'équation du différentiel, et pour une puissance donnée par le moteur 1 et une vitesse de la machine 10, la somme des tensions des machines 6 et 26 est bien déter minée; si seule la vitesse de la machine en traînée varie, le régulateur 17 doit encore, pour maintenir la vitesse du moteur 1 cons tante, faire varier l'excitation de la machine 3 en fonction de la vitesse de la machine 6;
cette fonction n'est toutefois pas la. même avec ou sans la machine additionnelle 26.
L'exemple esquissé dans la fig. 9 permet d'obtenir une très grande variation de vitesses et un couple au départ très important. (ca mions, locomotives de manoeuvre), deux dispo sitifs de transmission différentiels électro mécaniques avec régulateur étant montés en cascade.
Dans cet exemple, l'arbre 9 d'un pre mier différentiel 5 (accouplé encore, d'une part, par l'arbre ?, -1 à un moteur 1 et à une machine électrique antérieure 3 et, d'autre part, par l'arbre 8, à une machine électrique postérieure 6), est. accouplé par exemple à un planétaire d'un deuxième différentiel 45, et une machine électrique tertiaire 46 est accou plée au deuxième planétaire du différentiel .15, la machine à entraîner 10 étant accouplée au corps du différentiel -1:5 par l'arbre 19.
Le dispositif pourra fonctionner comme suit: L'arbre 48 de la machine 16 étant bloqué par le frein .17, le premier dispositif fonctionne seul jusqu'au moment où la vitesse de la ma chine 6 atteint celle de la machine 3, le régu lateur 17 agissant sur l'excitation 15 de # la machine 3 en fonction de la vitesse de la ma chine 6. Le différentiel 5 est alors bloqué, par un moyen ad hoc, et la machine 16 débloquée.
La machine 3 (ou les machines 3 et 6 ensem- ble) alimente alors la machine -16, et le régu lateur 17, à l'aide du potentiomètre 16, règle l'excitation 15 de la machine 3 (ou les excita tions des machines 3 et 6) en tonet.ion de la vitesse de la machine 46 et, par conséquent, ainsi la vitesse, le couple ou la puissance transmise à. la machine à entraîner 10.
L'exemple selon la fig. 10 est une variante clans laquelle un dispositif différentiel électro mécanique, reliant < :astre elles deux machines synchrones connectées à. deux réseaux de frê- quences différentes, permet. de faire passer à volonté, ou automatiquement selon un pro gramme, et indépendamment des fréquences, de l'énergie d'un des réseaux à l'autre et in versement.
Le moteur 1 est ici une machine synchrone connectée à un réseau 1 et accou plée mécaniquement. au premier arbre plané taire ?, 1, d'un différentiel 5, et à mie ma- eliine électrique antérieure 3, par exemple une machine à courant eonthiu- la machine à entraîner 10 est, elle aussi, une machine srn- elirone connectée à. un deuxième réseau électrique II; Bette deiixièine machine r;
Vi!- elirone 10 est. accouplée mécaniquement par l'arbre creux 8 au deuxième planétaire < las différentiel 5. Dans le cas normal, où les va riations de vitesses sont relativement, faibles, on accouplera une machine électrique posté rieure 6, par l'arbre 9, et une démulti plication 25, aux satellites<B>du</B> différentiel a. lia puissance des machines 3 et 6, servant an réglage clé la puissance transmise entre les réseaux, pourra alors être propor tionnelle au glissement maximum à pré voir entre les alternateurs 1 et 10.
Ainsi, si les deux machines synelirones sont. prévues pour 10 000 kW de puissance à transmettre. les machines 3 et 6 ne devront être dinen- sionnées que pour ?00 k@V chacune, si la dif férence de vitesse électrique de rotation entre les deux réseaux (réduite par le nombre re,#- pectif de pôles)
ne dépasse pas 5%.
La vitesse de la machine 3 sera presque constante, et un régulateur 17, agissant sur le potentiomètre 16, devra régler principalement. l'excitation 15 (le la machine 3, en fonction de la vitesse de la machine 6 qu'il mesure direc tement, étant entraîné lui-même par l'arbre 9 (le la machine 6.
Une commande à main 18, agissant sur le levier \??, pernicttra (le déter miner la puissance transmise. Dans le cas où la -vitesse clé la machine 6 s'inverse au cours du réglage, la commande autonia.tique doit être construite en conséquence.
Au lieu de faire régler l'excitation 15 de la machine 3 par le régulateur 17, principa lement en fonction de la vitesse de la machine 6, on pourra charger le régulateur 57 de cette tâche;
ce régulateur, entraîné par l'arbre 2 du moteur synchrone 1, agira par l'entremise du rhéostat 56 sur le servomoteur 58, tandis que le courant principal 7, dans le circuit des machines 3 et 6, agit sur le servomoteur 59, les servomoteurs 58 et 59, accouplés ensemble, agissent sur le potentiomètre 16, et ainsi sur l'excitation 15 de la machine 3, principale ment en fonction de la vitesse de la machine 6, dont dépend fortement le courant 7, la vi tesse de la machine 3 étant. beaucoup plus stable. Par des rhéostats ou des shunts ajus- tables, on pourra fixez un programme de transmission d'énergie, dépendant ou non des vitesses relatives des machines 1 et 10.
Si dans l'exemple précédent., la machine synchrone 1 est encore accouplée à une tur bine, le fonction nenient du dispositif ne sera pas modifié; l'énergie mécanique absorbée par la machine 10 pourra être fournie soit par la turbine, soit par la machine synchrone 1. Le réglage de la puissance transmise peut se faire indépendamment du glissement ou de la puis sance fournie par. la turbine. Son sens est ré versible, de sorte que la turbine et la machine synchrone 10 peuvent aussi entraîner simulta- nément. la machine synchrone 1.
Dans l'exemple de la fig. 10, la machine électrique 3 pourrait aussi être accouplée soit à l'arbre 8 de la machine 10, soit. au corps du différentiel 5.
L'exemple selon la fig. 11 se rapporte -à l'entraînement d'une machine complexe et ayant plusieurs mouvements différents (ma- chine à papier, machine d'imprimerie, lami noirs, ete.). Le moteur 1 entraîne par un arbre 2 une machine électrique antérieure 3, et par l'arbre 4 trois différentiels différents, chacun par un de ses arbres, une machine électrique postérieure étant accouplée au deuxième arbre 8, '?8, 38 de chaque différen tiel 5, 25, 35.
Le troisième arbre 9, 29, 39 de chaque différentiel entraînera une partie de la machine complexe 10, 20, 30.
On obtiendra ainsi une allure générale de la machine 10, 20, 30, en réglant, à l'aide d'un régulateur 17 agissant à l'aide du potentio mètre 16, l'excitation 15 de la machine élec- trique 3 principalement en fonction de la vi tesse de la machine 6, par exemple. On pourra obtenir une allure particulière de chacune des parties de la machine complexe en agis sant séparément sur l'excitation 12, 22, 32 (le chacune des machines électriques posté rieures, par exemple, en ce qui concerne la partie 10, à l'aide du régulateur 37 agissant sur l'excitation 12 de la machine 6, par l'in termédiaire d'un rhéostat 13, en fonction de la vitesse de la partie de la. machine com plexe 10.
Dans les dispositifs d'entraînement pro posés, un régulateur automatique agissant à l'aide de rhéostats ou de potentiomètres sui une partie au moins de l'excitation d'urne ma chine électrique principale au moins déter mine donc la quantité d'énergie transmise entre les machines électriques principales, et par conséquent la quantité d'énergie trans mise de la source à la machine entraînée.
Le réglage de la puissance transmise peul, aussi être obtenu en combinant la commande, automatique, des rhéostats ou potentiomètre: avec la commande du moteur, source d'énergie mécanique, dépendant, par exemple pour un moteur à explosion, de la pédale des gaz.
Les rapports des engrenages du différen tiel peuvent être choisis indépendamment du système de réglage qui est simplement, à adapter aux différents rapports.
Le réglage des machines électriques à exci tation séparée ou compound petit aussi être obtenu à l'aide d'une source étrangère ou auxiliaire (batterie, groupe moteur-dynamo autonome, réseau auxiliaire, par exemple d'éclairage). Le réglage partiellement ou to talement automatique pourra être obtenu à.
l'aide de régulateurs de vitesse agissant sur rhéostats ou potentiomètres, ou encore à l'aide de tout dispositif asservissant des rhéostats ou potentiomètres de réglage de l'excitation à la vitesse de la machine entraî née, à la vitesse du moteur, source d'énergie, ou à la vitesse d'un quelconque des éléments de la transmission (roues solaires, planétaires, satellites, corps du différentiel) oui encore à la tension ou à la fréquence d'une machine tachpmétrique entrainée par -Lin des éléments précités.
On pourra. choisir la tension nominale des machines électriques d\ttn dispositif d'entrai- nement prévu pour un moteur Diesel par exemple, de telle fanon que les mêmes ma chines électriques puissent aussi être alimen tées par le courant d'un réseau électrique au moins.
De cette façon, un Diesel -électrobus pourra aussi être utilisé en trolleybus sans que ee véhicule ne transporte, ni dans un cas ni dans l'autre, de machines électriques princi pales inutilisées. Cette solution sera aussi pos sible pour tout autre véhicule: locomotive, zjutomohile, remorqueur, bateau fluvial.
Le régulateur agissant sur l'excitation d'une machine électrique principale au moins peut maintenir la vitesse du moteur, source d'énergie mécanique, constante, soit tempo rairement, c'est-à-dire pendant que les condi tions d'entraînement (par exemple puissance, vitesse de la machine entraînée) restent cons tantes, soit en permanence.
Les avantages de l'introduction d'un ré gulateur automatique dans le dispositif de transmission électromécanique pour régler an moins une partie des excitations sont les sui vants: possibilité d'utiliser un moteur synchrone; possibilité d'utiliser constamment la. puis sance maximum d'un moteur mécanique ou thermique; possibilité de faire marcher ee moteur avec son rendement optimum, quelle que soit la puissance demandée; possibilité d'obtenir une caractéristique de transmission exactement adaptée au moteur et indépendante de la température des machines électriques;
possibilité d'utiliser les machines électri- ques beaucoup plus petites que celles néces saires à la transmission de la totalité de l'énergie.
Et en complétant le dispositif.'. dont une partie des excitations sont assujetties à Lin ré -rrlateur, par un changement de vitesses mé canique: possibilité d'utiliser de très petites machi nes électriques, même si le couple d'entraine- ment doit être très élevé Dour les faibles vi tesses de la machine à entrainer.
Le régulateur automatique permet d'obte nir encore un freinage naturel (le la machine entraînée par le moteur mécanique ou ther- rnique sitôt que ce dernier a tendance à ralen tir, comme par exemple un moteur Diesel quand on diminue son alimentation. On peul rendre naturellement la caractéristique de freinage plus ou moins souple ou rigide à l'aide par exemple d'enroulement d'excitation compound, on encore la modifier à volonté, par exemple à L'aide d'une commande auxi liaire.