Dispositif de freinage électrique pour moteur série à courant continu. L'invention concerne un dispositif de frei nage électrique pour moteur série à courant < -ontinu, du type dans lequel, pendant le frei nage, le moteur est connecté à une résistance de freinage et agit comme génératrice entraî née par le moment de la charge mécanique.
Il est bien connu que les conditions de commutation correcte sont maintenues pen- dant..la variation de vitesse qui résulte d'une action de freinage normale quand le courant de l'induit. augmente de façon inversement proportionnelle à la vitesse de l'induit, la ca- iactéristique courant-vitesse étant ainsi à peu près une hyperbole.
Ainsi, en supposant.cons- tant le voltage produit, dont la valeur dépend de la construction du moteur, on obtient l'ef fort de freinage optimum, tel qu'il est limité par le courant, en commandant l'intensité de champ du moteur et la résistance de freinage de telle façon que le courant varie suivant la loi établie.
Le dispositif de freinage électrique pour moteurs série à courant continu est du type dans lequel, pendant le freinage, le moteur est connecté à une résistance de freinage et travaille comme génératrice entraînée par le moment de la charge mécanique à freiner.
Selon l'invention, le dispositif comprend aine excitatrice connectée en parallèle avec l'enroulement inducteur du moteur et elle- même excitée par un courant dont l'intensité est fonction de la différence existant entre une grandeur de référence et une grandeur qui varie avec la vitesse du moteur, de façon à faire varier automatiquement l'excitation du moteur dans un sens qui maintient sensi blement constant le voltage produit par le moteur travaillant comme génératrice, et des moyens sensibles au débit de l'excitratrice quand il dépasse une valeur prédéterminée et établis pour réduire la valeur de la résistance en circuit avec le moteur,
ce qui a pour effet de faire augmenter par paliers le courant de freinage, au moins sur une partie de l'inter valle de freinage, à mesure que la vitesse du moteur diminue.
De préférence, l'excitatrice est disposée de manière à réduire ou amplifier le courant tra versant l'enroulement inducteur du moteur selon que le courant de freinage est supérieur ou inférieur à celui nécessaire pour produire l'excitation correcte du moteur. Par ce moyen, la dimension de l'excitatrice peut être réduite pour une variation donnée du courant induc teur du moteur, par rapport à la dimension d'uné excitatrice qui amplifie toujours le cou rant inducteur.
Dans cette réalisation, les moyens sensibles au débit de l'induit de l'exci- tatrice peuvent comprendre -un relais qui agit pour réaliser une réduction de la valeur de la résistance dans le circuit de freinage chaque fois que le débit de l'induit de l'excitatrice dé passe une .valeur prédéterminée dans le sens de l'amplification seulement. Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet clé l'invention.
La fig. 1 est un schéma simplifié clés cir cuits électriques d'un véhicule à traction élec trique auquel est appliquée l'invention, et la fig. 2 est un diagramme montrant la relation existant entre la vitesse X du véhi cule, le courant de freinage Y et le courant de l'induit de l'excitatrice, Ecl désignant le courant. d'amplification maximum et Ec2 le courant de réduction maximum.
Si l'on se reporte à la fig. 1, on voit que les deux moteurs de traction, dont les induits ont été indiqués en i111 et I112 et les enroule ments inducteurs en 1111 et 1112a, sont bran chés en série avec une résistance de freinage <I>BR</I> dont des sections peuvent être court-cir- euitées au moyen de contacts RI. à R4#, de contacteurs R1 à R4.
Une excitatrice d'ampli fication E, entraînée par un moteur à vitesse constante (non représenté), est connectée en série avec la bobine P1 d'un relais polarisé P et en dérivation sur la partie du circuit de freinage qui comporte les enroulements induc teurs des moteurs de traction.
L'excitatrice E agit pour réduire ou am plifier l'excitation des moteurs de traction selon que le courant de freinage est plus grand ou plus petit que le courant nécessaire dans les enroulements inducteurs des moteurs de traction pour produire le voltage voulu. Dans ce but, l'excitatrice est munie d'un en roulement inducteur de référence El et d'un enroulement inducteur de commande E2, dis posés de manière à produire des excitations opposées. L'enroulement inducteur de réfé rence El est alimenté à travers une résistance variable VR par une source V à voltage cons tant, tandis que l'enroulement inducteur de commande E2 est relié aux bornes de l'induit 312 d'in moteur de traction.
Pour un voltage prédéterminé produit dans l'induit 1112 et dépendant du réglage de la résistance variable VR, les excitations opposées dues aux enroulements inducteurs <I>E1, E2</I> sont sensiblement équilibrées, tout écart de voltage, produit à partir de la valeur prédéterminée qui réalise cet équilibrage,
étant compensé par l'action de l'excitatrice qui agit pour faire varier l'excitation des mo teurs de traction dans un sens qui corrige cet écart et maintient ainsi le voltage produit et le courant de freinage pratiquement constants indépendamment de la vitesse du véhicule. Par un choix convenable de l'enroulement inducteur E2, l'intensité du courant traver sant l'induit de l'excitatrice peut être main tenu entre certaines limites, ce courant étant relativement petit par rapport au courant de freinage. Ainsi, la dimension de l'excitatrice est notamment réduite par rapport à celle qui serait nécessaire pour assurer l'excitation com plète du moteur de traction.
Le relais P est polarisé au moyen d'une bobine P2 alimentée par la source -6' à voltage constant et il est disposé pour fermer ses con tacts quand le courant de l'excitatrice atteint. une valeur maximum prédéterminée dans le sens de l'amplification.
Si l'on. suppose qu'au moment où le freinage rhéostatique est com mencé, le courant de freinage a la valeur B1 comme représenté à la. fig. \? et que l'excita- trice fonctionne pour réduire l'excitation des moteurs clé traction quand la vitesse du véhi cule diminue, le courant de l'excitatrice tom bera d'abord à zéro et augmentera ensuite dans le sens de l'amplification jusqu'à ce que, pour le courant d'amplification maximum pré déterminé, le relais P fonctionne en fermant ses contacts.
Comme expliqué précédemment, pendant cette période, le courant de freinage sera maintenu pratiquement constant.
Le fonctionnement du relais P a mainte nant pour effet d'alimenter les bobines des relais de commande V et Y qui sont connec tées à la borne positive de la source V. Le cir cuit de la bobine du relais X est complété par les contacts normalement fermés Yl sur le relais Y, les contacts d'enclenchements Rla normalement fermés sur le contacteur R1 et la bobine d'actionnement de ce contacteur pour aboutir à la borne négative de la source.
Il en résulte que le relais X et le contacteur R1 fonctionnent, ce dernier court-circuitant au moyen de ses contacts R11 une section de la résistance de freinage R. Un circuit- de maintien pour le relais X est aussi établi à travers les contacts Xl normalement ouverts, sur ce relais, tandis qu'un circuit. de main tien pour le contacteur R1 est établi à travers les contacts RI." normalement ouverts de ce contacteur.
Afin que le circuit. de maintien soit. établi avant que la source soit coupée du contacteur par les contacts Rl?, le contacteur est. construit de manière à fermer ses contacts RI" avant d'ouvrir ses contacts R13.
Le court-circuitage d'une section de la ré sistance R provoque maintenant une augmen tation brusque du courant de freinage à la valeur indiquée en<I>B2</I> à la fi-. \?. Ceci a pour effet une brusque augmentation de courant dans l'enroulement inducteur E2, clé sorte que l'excitation par cet enroulement prévaut sur celle par l'enroulement El. Le débit de l'excitatrice change, par conséquent, de sens et maintenant l'excitatrice fonctionne de fa- con à réduire l'excitation des moteurs de trac tion.
En même temps, le relais polarisé P ouvre ses contacts pour désexciter le relais de commande X, qui reprend alors sa position initiale dans laquelle ses contacts X1 sont ou verts et ses contacts X2 fermés. L'excitation du relais RI est. maintenue à travers les con- tacts Rlv.
Lorsque la vitesse du véhicule diminue, la tension de l'excitatrice diminue de nouveau .jusqu'à zéro et change ensuite de signe pour amplifier l'excitation des moteurs de traction, le courant de freinage étant maintenu à la valeur B2, jusqu'à ce que le débit de l'excita- trice ait de nouveau atteint. la valeur à la quelle le relais P opère.
Le fonctionnement du relais P a alors pour effet. d'exciter le relais Y et le contac teur R2 à travers un circuit comprenant les contacts normalement fermés X2 du relais X, les contacts normalement fermés R23 du con tacteur R2 et les contacts normalement, ou verts Rl du contacteur RI, qui sont mainte nant fermés, puisque le contacteur RI a déjà Fonctionné en complétant son propre circuit de maintien. Le relais Y étant excité, il ouvre ses contacts Y1 et ferme ses contacts Y2 pour fermer son circuit de maintien.
Les contacts R2' du contacteur R2 sont- disposés de manière à se fermer avant que les contacts R2R s'ouvrent, de sorte que le contacteur reste excité.
La fermeture du contacteur R2 a pour effet. de court-circuiter tune nouvelle section de la résistance de freinage R, par les contacts R2" de sorte que le courant. de freinage est augmenté à la valeur B3. Comme ci-dessus, ceci provoque un changement de signe de la tension de l'excitatrice E, et elle agit alors de façon à réduire d'abord l'excitation des mo teurs de traction et puis d'augmenter cette excitation, en sorte que le courant de frei nage est maintenu constant et égal à la valeur B3, jusqu'à ce que le relais P agisse à nou veau.
Le changement de signe de la tension de l'excitatrice provoque l'ouverture des con tacts du relais P, désexcitant ainsi le relais Y qui retombe alors dans sa position initiale.
Le fonctionnement. du relais P entraîne cette fois l'excitation du relais X et du con tacteur R3 à travers les contacts Y1 normale ment fermés du relais Y, les contacts R33 nor malement fermés du contacteur R3, et par les contacts Rte normalement ouverts, mais maintenant fermés dia contacteur R2.
Le re lais X, lorsqu'il fonctionne, ouvre ses contacts X2 et ferme ses contacts Xl pour fermer son circuit de maintien. Comme les contàcteurs RI et R2, le contacteur R3 a ses contacts R31 disposés de façon à se fermer avant que les contacts R33 s'ouvrent, de sorte que le con tacteur reste excité.
La fermeture du contacteur R3 entraîne le court-circuitage d'une nouvelle section de la résistance de freinage par les contacts R3,;, ce qui provoque une augmentation du courant de freinage à la valeur B4, à laquelle il est maintenu jusqu'à ce que le relais P fonc tionne à nouveau.
Cette fois, le relais Y et le contacteur R4 sont alimentés par un circuit comprenant les contacts<I>X2</I> du relais<I>X,</I> les contacts normalement fermés R43 du con tacteur R4 et les contacts R3 normalement ouverts, mais maintenant. fermés du contac teur R3, le relais Y se maintenant excité par ses contacts Y2 et le contacteur R 4 par ses contacts Rob. Le courant de freinage aug mente, par conséquent, jusqu'à la valeur B5 et il est maintenu à cette valeur, par l'excita- trice.
De cette façon, les sections de la résistance R sont court-circuitées l'une après l'autre à mesure que la vitesse du véhicule décroît. Le courant de freinage est ainsi augmenté par paliers, en sorte que la courbe courant-vitesse correspond approximativement à l'hyperbole -désirée.
Il va de soi que le courant de freinage est limité par le maximum d'excitation que peu vent fournir les enroulements inducteurs des moteurs de traction. Quand cela se produit, on peut soit interrompre le freinage électrique tel qu'il a été décrit, soit modifier le circuit, de manière à maintenir quasi-constante l'exci tation des moteurs jusqu'à l'arrêt au lieu d'augmenter progressivement l'excitation.
Pour effectuer cette modification, on peut utiliser un dispositif qui est sensible au cou rant de freinage lorsque celui-ci atteint une valeur prédéterminée et qui est établi pour relier l'enroulement inducteur de commande E2 de l'excitatrice à travers une résistance convenable aux bornes de l'induit de l'excita- trice,
de façon que tout écart d'une valeur prédéterminée de la tension-produite fasse va rier dans um sens correcteur l'excitation ré- sultante de l'excitatrice. L'excitation des mo teurs de traction est ainsi maintenue sensible ment constante et le courant de freinage di minue d'liue façon correspondante quand la vitesse du véhicule diminue.
Cette modifica tion des connexions peut commencer évidem ment pour toute valeur désirée du courant de freinage.
Electric braking device for direct current series motor. The invention relates to an electric braking device for a DC series motor, of the type in which, during braking, the motor is connected to a braking resistor and acts as a generator driven by the moment of the load. mechanical.
It is well known that the correct switching conditions are maintained during the speed variation which results from normal braking action when the armature current. increases in an inversely proportional way to the speed of the armature, the current-speed characteristic being thus roughly a hyperbola.
Thus, assuming constant the voltage produced, the value of which depends on the construction of the motor, the optimum braking effect, as limited by the current, is obtained by controlling the field strength of the motor. motor and the braking resistor in such a way that the current varies according to the established law.
The electric braking device for direct current series motors is of the type in which, during braking, the motor is connected to a braking resistor and works as a generator driven by the moment of the mechanical load to be braked.
According to the invention, the device comprises exciter groin connected in parallel with the inductor winding of the motor and itself excited by a current whose intensity is a function of the difference existing between a reference quantity and a quantity which varies with the speed of the motor, so as to automatically vary the excitation of the motor in a direction which keeps the voltage produced by the motor working as a generator substantially constant, and means sensitive to the flow of the exciter when it exceeds a predetermined value and established to reduce the value of the resistance in circuit with the motor,
This has the effect of increasing the braking current in stages, at least over part of the braking interval, as the speed of the motor decreases.
Preferably, the exciter is arranged so as to reduce or amplify the current passing through the inductor winding of the motor depending on whether the braking current is greater or less than that necessary to produce the correct excitation of the motor. By this means, the size of the exciter can be reduced for a given variation of the inductor current of the motor, compared to the size of an exciter unit which always amplifies the inductor current.
In this embodiment, the means sensitive to the flow rate of the armature of the exciter may comprise a relay which acts to reduce the value of the resistance in the braking circuit each time the flow rate of the armature of the exciter passes a predetermined .value in the direction of amplification only. The accompanying drawing represents, by way of example, an embodiment of the key subject of the invention.
Fig. 1 is a simplified electric key circuit diagram of an electric traction vehicle to which the invention is applied, and FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the speed X of the vehicle, the braking current Y and the current of the armature of the exciter, Ecl designating the current. maximum amplification and Ec2 the maximum reduction current.
If we refer to fig. 1, we see that the two traction motors, whose armatures have been indicated in i111 and I112 and the inductor windings in 1111 and 1112a, are connected in series with a braking resistor <I> BR </I> whose sections can be bypassed by means of IR contacts. to R4 #, from contactors R1 to R4.
An amplifying exciter E, driven by a constant speed motor (not shown), is connected in series with the coil P1 of a polarized relay P and in shunt on the part of the braking circuit which comprises the field windings traction motors.
Exciter E acts to reduce or enhance the excitation of the traction motors depending on whether the braking current is greater or less than the current required in the inductor windings of the traction motors to produce the desired voltage. For this purpose, the exciter is provided with a reference inductor bearing El and a control inductor winding E2, arranged so as to produce opposing excitations. The reference inductor winding El is supplied through a variable resistor VR by a source V at constant voltage, while the control inductor winding E2 is connected to the terminals of the armature 312 of a traction motor.
For a predetermined voltage produced in armature 1112 and depending on the setting of the variable resistor VR, the opposing excitations due to the inductor windings <I> E1, E2 </I> are substantially balanced, any voltage deviation, produced from the predetermined value which performs this balancing,
being compensated by the action of the exciter which acts to vary the excitation of the traction motors in a direction which corrects this deviation and thus maintains the voltage produced and the braking current practically constant regardless of the speed of the vehicle. By a suitable choice of the inductor winding E2, the intensity of the current passing through the armature of the exciter can be kept within certain limits, this current being relatively small compared to the braking current. Thus, the dimension of the exciter is in particular reduced compared to that which would be necessary to ensure the complete excitation of the traction motor.
The relay P is polarized by means of a coil P2 supplied by the constant voltage source -6 'and it is arranged to close its contacts when the current of the exciter reaches. a predetermined maximum value in the direction of amplification.
If one. suppose that when the dynamic braking is started, the braking current has the value B1 as shown in. fig. \? and that the exciter is working to reduce the excitation of the key traction motors as the vehicle speed decreases, the exciter current will first fall to zero and then increase in the direction of amplification to that, for the maximum pre-determined amplification current, relay P operates by closing its contacts.
As explained previously, during this period, the braking current will be kept practically constant.
The operation of relay P now has the effect of supplying the coils of control relays V and Y which are connected to the positive terminal of source V. The circuit of the coil of relay X is completed by the contacts normally Yl closed on relay Y, the normally closed engagement contacts Rla on contactor R1 and the actuating coil of this contactor to end at the negative terminal of the source.
As a result, relay X and contactor R1 operate, the latter by means of its contacts R11 bypassing a section of the braking resistor R. A holding circuit for relay X is also established through contacts Xl normally open, on this relay, while a circuit. maintenance for contactor R1 is established through the normally open contacts RI. "of this contactor.
So that the circuit. maintenance either. established before the source is cut from the contactor by contacts Rl ?, the contactor is. constructed so as to close its RI contacts "before opening its R13 contacts.
Short-circuiting a section of resistor R now causes the braking current to increase sharply to the value indicated in <I> B2 </I> at fi. \ ?. This has the effect of a sudden increase in current in the inductor winding E2, key so that the excitation by this winding prevails over that by the winding El. The flow of the exciter therefore changes direction and now l The exciter works to reduce the excitation of the traction motors.
At the same time, the polarized relay P opens its contacts to de-energize the control relay X, which then returns to its initial position in which its contacts X1 are or green and its contacts X2 closed. The excitation of the RI relay is. maintained through Rlv contacts.
When the vehicle speed decreases, the exciter voltage decreases again to zero and then changes sign to amplify the excitation of the traction motors, the braking current being maintained at the value B2, until until the flow rate of the exciter has again reached. the value at which the relay P operates.
The operation of relay P then has the effect. to energize relay Y and contactor R2 through a circuit comprising the normally closed contacts X2 of relay X, the normally closed contacts R23 of contactor R2 and the normally or green contacts Rl of contactor RI, which are now closed, since the RI contactor has already Operated by completing its own holding circuit. Relay Y being energized, it opens its Y1 contacts and closes its Y2 contacts to close its holding circuit.
Contacts R2 'of contactor R2 are arranged to close before contacts R2R open, so that the contactor remains energized.
Closing of contactor R2 has the effect. to short-circuit a new section of the braking resistor R, through the contacts R2 "so that the braking current is increased to the value B3. As above, this causes a sign change in the voltage of the exciter E, and it then acts so as to first reduce the excitation of the traction motors and then to increase this excitation, so that the braking current is kept constant and equal to the value B3, until 'Relay P to act again.
The change of sign of the exciter voltage causes the opening of the contacts of the P relay, thus de-energizing the Y relay which then falls back to its initial position.
The operation. of relay P this time causes relay X and contactor R3 to be excited through the normally closed contacts Y1 of relay Y, the normally closed contacts R33 of contactor R3, and through the normally open contacts Rte, but now closed dia contactor R2.
The relay X, when it operates, opens its contacts X2 and closes its contacts Xl to close its holding circuit. Like the RI and R2 contactors, the R3 contactor has its contacts R31 arranged to close before the R33 contacts open, so that the contactor remains energized.
Closing contactor R3 causes a new section of the braking resistor to be short-circuited by contacts R3,;, which causes the braking current to increase to the value B4, at which it is maintained until that the P relay operates again.
This time, relay Y and contactor R4 are powered by a circuit comprising contacts <I> X2 </I> of relay <I> X, </I> normally closed contacts R43 of contactor R4 and contacts R3 normally open, but now. closed by contactor R3, relay Y is now energized by its contacts Y2 and contactor R 4 by its contacts Rob. The braking current therefore increases to the value B5 and is maintained at this value by the exciter.
In this way, the sections of resistor R are shorted one after another as the vehicle speed decreases. The braking current is thus increased in stages, so that the current-speed curve corresponds approximately to the desired hyperbole.
It goes without saying that the braking current is limited by the maximum excitation that can be supplied by the inductor windings of the traction motors. When this happens, you can either interrupt the electric braking as described, or modify the circuit, so as to maintain almost constant the excitation of the motors until stopping instead of gradually increasing. excitement.
To carry out this modification, a device can be used which is sensitive to the braking current when it reaches a predetermined value and which is set up to connect the control inductor winding E2 of the exciter through a suitable resistance across the terminals. the armature of the exciter,
so that any deviation from a predetermined value of the voltage produced will cause the resulting excitation of the exciter to correct in a corrective direction. The excitation of the traction motors is thus kept substantially constant and the braking current decreases correspondingly when the speed of the vehicle decreases.
This modification of the connections can of course begin for any desired value of the braking current.