CH284248A - Dispositif d'entraînement d'une machine. - Google Patents

Dispositif d'entraînement d'une machine.

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CH284248A
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Wanner Maurice
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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
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output

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  • Power Engineering (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Description


  <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.

Claims (1)

  1. REVENDICATION: Dispositif d'entrainement d'une uraebine avec réglage de vitesse continu, comportant une machine électrique principale accouplée, comme seule machine principale, à l'un des arbres d'un jeu d'engrena@,-es différentiel, une source d'énergie mécanique, au moins, étant acouplée à un deuxième arbre, et la machine à entraîner à un troisième arbre de ce même différentiel,
    une deuxième machine électrique principale, connectée électriquement à la pre- mière, étant accouplée ïi un arbre de ce diffé rentiel non solidaire de la première machine électrique principale. dispositif caractérisé par le fait. qu'une des machines électriques principales au moins est disposée pour (tre excitée au moins partiellement par un cou rant asservi à un moyen de réglage automati- que rendant.
    ce courant pririeipalenrent foiic@- tion de la vitesse d'un des arbres du différen tiel autre que celui auquel la machine consi dérée est accouplée, de telle sorte que ledit courant d'excitation n'est pas proportionnel < i la vitesse de la machine à exciter. SOUS-REVENDIC NIONS: 1. Dispositif selon la revendication, carac térisé par le fait que le courant d'excitation est fourni au moins en partie par une ma chine électrique au moins, dont le mouvement est fonction du mouvement d'un des éléments du différentiel.
    Z Dispositif selon la revendication, carac térisé par le fait que le courant d'excitation d'une des machines électriques principales au moins est fourni, au moins en partie, par une excitatrice accouplée à l'arbre de l'autre ma chine électrique principale. ' 3. Dispositif selon la revendication, carae- térisé par le fait qu'une partie au moins du courant d'excitation est. fourni par une source auxiliaire et est réglé au moyen dudit dispositif de réglage automatique. 4.
    Dispositif selon la revendication, carac térisé par le fait que le moyen de réglage automatique asservissant. le courant d'excita tion d'une des machines électriques princi pales au moins est lui-même asservi à une ma chine électrique tachymétrique accouplée à un des éléments du dispositif d'entraînement. 5. Dispositif selon la revendication, carac térisé par le fait qu'un régulateur agissant sur le courant d'excitation d'une des machines électriques principales au moins maintient la vitesse de la source d'énergie mécanique cons tante tant que la puissance reste constante. 6.
    Dispositif selon la revendication, earae- térisé par le fait qu'un régulateur agissant sur le courant d'excitation d'une des machines électriques principales au moins maintient la vitesse de la source d'énergie mécanique tons tante tant: que les conditions d'entraînement restent constantes. î.
    Dispositif selon la revendication, carac térisé par le fait qu'un régulateur agissant sur le courant. (l'excitation d'une des ma- clünes électriques principales au moins main tient en permanence la vitesse (le la. source d'énergie mécanique constante. b. Dispositif selon la revendicatiôn, carac térisé par le fait que le moyen de réglage automatique agit sur le courant d'excitation d'une des machines électriques principales par l'entremise d'un rhéostat. 9.
    Dispositif selon la revendication, carac térisé par le fait que le moyen automatique agit sur le courant, d'excitation d'une des ma chines électriques principales au moins par Fentremise d'un potentiomètre. 1U. Dispositif selon la revendication, carac térisé par le fait que le réglage de l'excitation d'une des machines électriques principales au moins est. asservi 'a la commande de la source d'énergie mécanique. 11. Dispositif selon la revendication. carac térisé par le fait que le courant d'excitation. d'une des machines électriques principales an moins est, au moins en partie, un courant shunt. 12. Dispositif selon la revendication, carac térisé par le fait qu'il comprend un dispositif de changement de vitesse mécanique. 13.
    Dispositif selon la revendication et la sous-revendieation 12, caractérisé par le fait que deux positions de ce changement de vi tesse mécanique dépendent du sens de rota tion d'une des machines électriques princi pales. 14. Dispositif selon la revendication, carac térisé par le fait qu'une des machines électri ques principales au minimum' est disposée pour pouvoir être alimentée directement à, la tension d'un réseau électrique au moins, afin de pouvoir fonctionner elle-même coinnie source temporaire d'énergie mécanique.
CH284248D 1945-01-12 1945-01-12 Dispositif d'entraînement d'une machine. CH284248A (fr)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3286863A (en) * 1963-11-13 1966-11-22 Mcdowell Wellman Eng Co Removable bucket holding and operating sheave apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3286863A (en) * 1963-11-13 1966-11-22 Mcdowell Wellman Eng Co Removable bucket holding and operating sheave apparatus

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