<B>Véhicule à</B> traction électrique L'invention a pour objet un véhicule à traction électrique destiné à être alimenté par une source de courant alternatif extérieure. Elle vise à fournir un tel véhicule comprenant des moyens pour faire varier de manière con tinue le voltage appliqué à au moins un mo teur de traction.
Le véhicule faisant l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moteur de traction alimenté par un transforma teur dont le secondaire comporte des prises intermédiaires uniformément réparties de ma nière que la différence de tension entre deux prises voisines soit constante, un contrôleur de conduite agencé de manière à relier le moteur successivement à chacune des prises du trans formateur dans l'ordre des voltages croissants, un régulateur d'induction associé audit trans formateur et susceptible de produire un vol tage de sortie variant entre un voltage d'abais sement et un voltage d'élévation, tous deux égaux en valeur absolue au voltage entre deux prises voisines du transformateur, et un dispo sitif de commande pour faire varier le voltage de sortie du régulateur d'induction entre ces deux valeurs,
le tout étant agencé de manière que le voltage appliqué au moteur varie de façon continue au cours de la succession des commutations.
Le dispositif de commande peut être éta bli pour faire varier le voltage de sortie du régulateur d'induction lorsque le contrôleur de conduite se trouve sur la première et sur cha cune des prises suivantes de rang impair seu lement, le contrôleur de conduite étant agencé de manière à relier le moteur au transforma teur par l'intermédiaire du régulateur d7induc- tion sur la première prise et sur chacune des prises suivantes de rang impair du transforma teur et à relier le moteur directement aux pri ses restantes.
Le contrôleur de conduite peut être disposé aussi pour inverser la phase du voltage induit du régulateur d'induction chaque fois que le régulateur passe sur une prise de rang impair du transformateur, la variation du voltage de sortie étant alors obtenue par la rotation du rotor du régulateur d'induction en sens inverse de celui obtenu sur la prise de rang impair précédente.
Le moteur de traction peut être un moteur à courant alternatif soit monophasé, soit tri phasé, ou bien, pourvu qu'on insère des redres seurs convenables dans le circuit, ce moteur peut être un moteur série à courant continu.
Le dessin annexé représente, schématique ment et à titre d'exemple, une forme d'exécu tion du véhicule selon l'invention et un tableau s'y rapportant.
La fig. 1 montre le schéma simplifié de cette forme d'exécution. La fig. 2 montre le tableau des commuta tions pour le schéma représenté à la fig. 1.
Le véhicule dont le schéma est donné à la fig. 1 est une locomotive électrique. Il com prend un transformateur monophasé 10 qui est alimenté par un conducteur aérien 11 par l'intermédiaire d'un pantographe 12. L'enrou lement secondaire du transformateur est à prise centrale et les deux moitiés, dont cha- cune comporte des prises à 25 0/0,
à 50 % et à 75 % du voltage complet, sont destinées à alimenter un moteur de traction 13 du type série à courant continu par l'intermédiaire de contacteurs principaux<I>MI</I> et M2, de contac teurs sélecteurs de voltage bipolaires<I>Cl, C2,</I> C3, etc., de redresseurs à vapeur de mercure 14 à une alternance et de bobines à réactance 15.
Au transformateur 10 est associé un dou ble régulateur d'induction monophasé 16. Cha cun des deux enroulements primaires 16a de ce régulateur est disposé pour être relié entre la prise centrale du transformateur et l'une des prises à 25 0/0 par l'intermédiaire d'un com mutateur inverseur RI, tandis que chacun des deux enroulements secondaires<I>16b</I> est disposé pour être inséré en série entre le moteur et les différentes prises de voltage de la moitié cor respondante de l'enroulement secondaire du transformateur.
Le régulateur d'induction est commandé par un moteur-pilote 17 à courant continu ex cité séparément qui lui-même est commandé par un dispositif, non représenté, de façon que le voltage induit du régulateur, quand il est en circuit, varie entre le voltage maximum d'abais sement et le voltage maximum d'élévation égaux à 25 % du voltage du transformateur. Un commutateur inverseur R2 en circuit avec l'enroulement inducteur 17a du moteur-pilote est accouplé au commutateur inverseur RI de façon que lorsque le sens du courant dans les enroulements primaires du régulateur d'induc
tion est inversé, le sens de rotation du moteur pilote 17 le soit aussi. Le régulateur d'induc tion est disposé de façon que, quand le contrô leur de conduite est dans la position O, les en- roulements secondaires, quand ils sont d'abord alimentés par le mouvement du contrôleur jusqu'au premier cran, fournissent le voltage maximum d'abaissement.
Les contacteurs<I>MI, M2, CI, C2, C3,</I> etc., et les commutateurs inverseurs sont comman dés au moyen d'un contrôleur de conduite (non représenté) de façon à fonctionner suivant la succession indiquée au tableau de commu tation des circuits.
Comme on le voit d'après la fig. 2, le dé placement du contrôleur de conduite jusqu'au premier cran assure la fermeture des contac teurs<I>MI, M2, CI</I> et C2, de sorte que le mo teur de traction 13 est mis en circuit avec les prises à voltage de 25 % par l'intermédiaire des moitiés respectives des enroulements se condaires du régulateur d'induction.
Les com mutateurs inverseurs R1, R2 sont aussi mis dans une position telle que le moteur-pilote 17 est alimenté pour faire tourner le régulateur d'induction 16 dans le sens qui fait varier le voltage induit du régulateur progressivement du voltage maximum d'abaissement (dévoltage) au voltage maximum d'élévation (survoltage).
Le voltage résultant appliqué au circuit de charge sera donc initialement zéro, mais, à mesure que le régulateur d'induction tourne et que son voltage induit s'abaisse par suite à zéro, le voltage résultant augmente progressi vement jusqu'à atteindre le voltage de la prise de transformateur à 25 0/0. La continuation du mouvement du régulateur aura pour consé quence une augmentation supplémentaire du voltage résultant jusqu'à ce que, pour la posi tion de survoltage maximum du régulateur, le voltage résultant soit égal à celui de la prise de transformateur à 50 0/0.
L'avancement du contrôleur de conduite par la première position de transition jusqu'au deuxième cran assure d'abord la fermeture du contacteur C3, en reliant directement le mo- teur aux prises de transformateur à 50 % du voltage complet, puis l'ouverture des contac teurs<I>CI</I> et C2 pour mettre hors circuit les enroulements secondaires du régulateur et en fin la fermeture du contacteur C4 pour relier les enroulements secondaires du régulateur aux prises à voltage de 75 0/0.
Le déplacement du contrôleur jusqu'au troisième cran assure le passage des contac teurs inverseurs RI et R2 à leur position in verse, la refermeture du contacteur<I>CI</I> et l'ou verture du contacteur C3. Le mqteur 13 est alors relié à travers les enroulements secondai res du régulateur d'induction aux prises à vol- tage de 75 % mais, comme les enroulements primaires du régulateur d'induction sont main tenant inversés,
le régulateur abaissera d'abord ce voltage, en réduisant le voltage résultant à celui de la prise du transformateur à 50 %. A mesure que le régulateur tourne en sens in verse, son voltage induit s'abaisse et le voltage résultant augmente progressivement jusqu'à ce qu'il soit égal à celui des prises à 75 % du transformateur, la continuation du mouvement du régulateur d'induction assurant alors l'élé vation du voltage résultant jusqu'à ce que ce voltage soit égal à celui de l'enroulement secon daire complet.
L'avancement du contrôleur par la deuxième position de transition jusqu'au quatrième cran provoque d'abord la fermeture du contacteur C5, de sorte que le moteur 13 est relié directe ment aux extrémités extérieures de l'enroule ment secondaire du transformateur, puis l'ou verture des contacteurs CI et C4 pour mettre hors circuit les enroulements secondaires du régulateur d'induction et enfin le passage des commutateurs inverseurs RI et R2 à leur posi tion neutre pour mettre hors circuit les en roulements primaires du régulateur d'induction et pour interrompre l'alimentation de l'enrou lement inducteur du moteur-pilote 17.
D'après ce qui précède, on voit que le ré gulateur d'induction fonctionne en coopération avec les prises du transformateur pour effectuer une variation graduelle du voltage appliqué au circuit de charge, entre zéro et le voltage com plet du transformateur. On voit aussi que les contacteurs<I>C3</I> et<I>C5</I> assurent une liaison di recte entre le transformateur et le moteur pour chaque position de survoltage complet du régu lateur d'induction, de sorte qu'on peut décon necter le régulateur sans interrompre le circuit de charge avant de passer à la prise suivante du transformateur. Pendant la période de dé célération, les contacteurs et les commutateurs- inverseurs fonctionneront évidemment dans l'ordre inverse.
Il est évident que le voltage induit du ré gulateur d'induction a seulement besoin d'être une fraction de celui nécessaire pour alimenter le circuit de charge. De plus, comme normale ment on ne demandera au régulateur de fonc tionner que pendant l'accélération, le régime peut être intermittent. On peut, évidemment, prévoir sur le transformateur autant de prises intermédiaires qu'on le désire.
Le moteur-pilote peut être disposé de ma nière à être relié à une source à courant con tinu par l'intermédiaire du contrôleur de con duite sur les crans 1 et 3. De préférence ce pendant on commande automatiquement le moteur-pilote sur ces deux crans en disposant sur le moteur deux enroulements inducteurs à excitations différentielles, l'un des enroule ments étant alimenté par une source de cou rant continu par l'intermédiaire du contrôleur de conduite et l'autre par une source de voltage variant avec le courant du moteur de traction.
Si on le désire, la succession complète des commutations peut être effectuée automatique ment par un dispositif de commande qui dé pend du courant de charge.
<B> Electric traction vehicle </B> The object of the invention is an electric traction vehicle intended to be powered by an external alternating current source. It aims to provide such a vehicle comprising means for continuously varying the voltage applied to at least one traction motor.
The vehicle forming the subject of the invention is characterized in that it comprises at least one traction motor supplied by a transformer, the secondary of which comprises intermediate taps uniformly distributed so that the voltage difference between two neighboring taps either constant, a driving controller arranged so as to connect the motor successively to each of the taps of the transformer in the order of increasing voltages, an induction regulator associated with said transformer and capable of producing an output voltage varying between a lowering voltage and a raising voltage, both equal in absolute value to the voltage between two sockets near the transformer, and a control device to vary the output voltage of the induction regulator between these two values ,
the whole being arranged so that the voltage applied to the motor varies continuously during the succession of commutations.
The control device can be set up to vary the output voltage of the induction regulator when the driving controller is on the first and each of the following odd-numbered sockets only, the driving controller being arranged in so as to connect the motor to the transformer via the induction regulator on the first tap and on each of the following odd-numbered taps of the transformer and to connect the motor directly to the remaining taps.
The driving controller can also be arranged to reverse the phase of the induced voltage of the induction regulator each time the regulator passes on an odd-numbered tap of the transformer, the variation of the output voltage then being obtained by the rotation of the rotor of the transformer. induction regulator in the opposite direction to that obtained on the previous odd-numbered socket.
The traction motor can be an alternating current motor either single phase or three phase, or else, provided that suitable rectifiers are inserted in the circuit, this motor can be a direct current series motor.
The appended drawing represents, schematically and by way of example, an embodiment of the vehicle according to the invention and a table relating thereto.
Fig. 1 shows the simplified diagram of this embodiment. Fig. 2 shows the switching table for the diagram shown in fig. 1.
The vehicle whose diagram is given in fig. 1 is an electric locomotive. It comprises a single-phase transformer 10 which is supplied by an overhead conductor 11 via a pantograph 12. The secondary winding of the transformer is center taped and the two halves, each of which has taps at 25. 0/0,
at 50% and 75% of the full voltage, are intended to supply a traction motor 13 of the direct current series type by means of main contactors <I> MI </I> and M2, voltage selector contactors bipolar <I> Cl, C2, </I> C3, etc., of half-wave mercury vapor rectifiers 14 and reactance coils 15.
The transformer 10 is associated with a double single-phase induction regulator 16. Each of the two primary windings 16a of this regulator is arranged to be connected between the central tap of the transformer and one of the 25 0/0 taps by the intermediate of a reversing switch RI, while each of the two secondary windings <I> 16b </I> is arranged to be inserted in series between the motor and the various voltage taps of the corresponding half of the secondary winding of the transformer.
The induction regulator is controlled by a separately ex-cited direct current pilot motor 17 which is itself controlled by a device, not shown, so that the induced voltage of the regulator, when it is on, varies between Maximum cut-off voltage and maximum rise voltage equal to 25% of the transformer voltage. A reversing switch R2 in circuit with the inductor winding 17a of the pilot motor is coupled to the reversing switch RI so that when the direction of the current in the primary windings of the inductor regulator
tion is reversed, the direction of rotation of the pilot motor 17 is also reversed. The induction regulator is so arranged that, when the driving controller is in the O position, the secondary windings, when they are first fed by the movement of the controller to the first notch, provide the maximum lowering voltage.
The contactors <I> MI, M2, CI, C2, C3, </I> etc., and the change-over switches are controlled by means of a driving controller (not shown) so as to operate in the sequence indicated in circuit switching board.
As can be seen from fig. 2, the movement of the driving controller to the first notch closes the contactors <I> MI, M2, CI </I> and C2, so that the traction motor 13 is switched on with the taken at 25% voltage through the respective halves of the secondary windings of the induction regulator.
The reversing switches R1, R2 are also placed in a position such that the pilot motor 17 is supplied to rotate the induction regulator 16 in the direction which varies the induced voltage of the regulator gradually from the maximum lowering voltage ( voltage boost) to the maximum boost voltage (boost).
The resulting voltage applied to the load circuit will therefore initially be zero, but, as the induction regulator rotates and its induced voltage subsequently drops to zero, the resulting voltage gradually increases until it reaches the voltage of the transformer plug at 25 0/0. Continuation of regulator movement will result in a further increase in the resulting voltage until, at the regulator's maximum boost position, the resulting voltage is equal to that of the 50 0/0 transformer tap.
Advancing the drive controller from the first transition position to the second notch first ensures the closing of contactor C3, by directly connecting the motor to the transformer taps at 50% of full voltage, then opening. <I> CI </I> and C2 contactors to switch off the secondary windings of the regulator and at the end close contactor C4 to connect the secondary windings of the regulator to the voltage sockets of 75 0/0.
The movement of the controller to the third notch ensures the passage of the change-over contactors RI and R2 to their reverse position, the reclosing of the <I> CI </I> contactor and the opening of the C3 contactor. The motor 13 is then connected through the secondary windings of the induction regulator to the 75% volts taps but, as the primary windings of the induction regulator are now reversed,
the regulator will first lower this voltage, reducing the resulting voltage to that of the transformer tap at 50%. As the regulator turns in reverse, its induced voltage lowers and the resulting voltage gradually increases until it is equal to that of the 75% taps of the transformer, continuing the regulator's movement. induction then ensuring the rise of the resulting voltage until this voltage is equal to that of the complete secondary winding.
Advancing the controller through the second transition position to the fourth notch first causes contactor C5 to close, so that motor 13 is connected directly to the outer ends of the secondary winding of the transformer, then '' or opening of the contactors CI and C4 to switch off the secondary windings of the induction regulator and finally the passage of the reversing switches RI and R2 to their neutral position to switch off the primary bearings of the induction regulator and to interrupt the power supply to the pilot motor field winding 17.
From the above, it can be seen that the induction regulator works in cooperation with the taps of the transformer to effect a gradual variation in the voltage applied to the load circuit, between zero and the full voltage of the transformer. It can also be seen that the contactors <I> C3 </I> and <I> C5 </I> ensure a direct connection between the transformer and the motor for each position of complete overvoltage of the induction regulator, so that 'the regulator can be disconnected without interrupting the load circuit before going to the next transformer tap. During the deceleration period, the contactors and change-over switches will obviously operate in the reverse order.
Obviously, the induced voltage of the induction regulator only needs to be a fraction of that required to power the load circuit. In addition, as normally the governor will only be required to operate during acceleration, the speed may be intermittent. We can, of course, provide on the transformer as many intermediate taps as desired.
The pilot motor can be arranged so as to be connected to a direct current source by means of the drive controller on notches 1 and 3. Preferably, during this time, the pilot motor is automatically controlled on these two. notches by placing two inductor windings with differential excitation on the motor, one of the windings being supplied by a direct current source via the driving controller and the other by a voltage source varying with the current of the traction motor.
If desired, the complete succession of switchings can be carried out automatically by a control device which depends on the load current.