Installation <B>pour</B> alimenter un <B>récepteur en courant</B> continu à partir <B>d'une source de</B> courant alternatif L'invention a pour objet une installation pour alimenter un récepteur en courant continu à partir d'une source de courant alternatif.
Cette installation est caractérisée en ce qu'elle comprend un transformateur compor tant un enroulement primaire connecté à la source de courant alternatif, et deux enroule ments secondaires identiques électriquement séparés et pourvus chacun de prises de voltage intermédiaires s'étendant sur la moitié de l'en roulement seulement, des contacteurs de sé lection desdites prises associés à chaque enrou lement secondaire pour connecter les prises à la borne négative du récepteur à travers au moins un transformateur de transition, deux groupes de redresseurs de demi-onde connec tés à la borne positive du récepteur de façon à assurer le redressement de l'onde complète, des contacteurs auxiliaires agencés de manière à pouvoir connecter chaque groupe de re dresseurs, soit à l'extrémité côté prises d'un des enroulements secondaires,
soit à l'extré mité opposée aux prises de l'autre enroulement secondaire, et des moyens pour commander les contacteurs de sélection et les contacteurs auxiliaires dans l'ordre suivant, pour faire va rier le voltage appliqué au récepteur entre une valeur minimum et une valeur maximum cor- respondant à la tension fournie par chaque enroulement secondaire entier a) placer les contacteurs auxiliaires dans une position telle qu'un groupe de re dresseurs soit connecté à l'extrémité côté prises de l'un des enroulements secondaires, et que l'autre groupe de redresseurs soit connecté à l'extrémité côté prises de l'autre enroulement se condaire ;
b) actionner les contacteurs de sélection pour choisir des prises de voltage pro gressivement croissant sur les deux en roulements secondaires par rapport aux extrémités des enroulements auxquelles les groupes de redresseurs sont connec tés, jusqu'à ce que la prise de voltage maximum soit atteinte; c) actionner les contacteurs auxiliaires de manière à commuter chaque groupe de redresseurs à l'extrémité opposée aux prises de l'autre enroulement secondaire respectivement, et d) actionner les contacteurs de sélection dans l'ordre inverse de celui indiqué sous b), de manière à augmenter pro- gressivement le voltage appliqué au ré cepteur jusqu'à ladite valeur maximum.
L'installation selon l'invention est parti culièrement utile pour l'alimentation de mo teurs de traction à courant continu de type série d'un véhicule à traction électrique à par tir d'une ligne aérienne monophasée.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, le schéma électrique de deux formes d'exé cution de l'installation selon l'invention et des diagrammes explicatifs.
La fi-. 1 est le schéma de la première forme d'exécution.
La fi-. 2 est le diagramme explicatif cor respondant.
La fi-. 3 est le schéma de la seconde forme d'exécution.
La fig. 4 est le diagramme explicatif cor respondant. Si l'on se réfère maintenant à la fi-.<B>1,</B> on voit que l'installation représentée comprend un transformateur d'alimentation principal 10 comportant un enroulement primaire 11, qui est branché entre la terre et une ligne aérienne 12 à courant alternatif par l'intermédiaire d'un pantographe 13, et deux enroulements secondaires 14 et 15, dont chacun est muni de prises de voltage intermédiaires semblables ré parties entre l'extrémité extérieure et le point milieu de l'enroulement.
Le courant des deux enroulements secon daires est redressé par deux groupes de re dresseurs RTI <I>-</I> RT3 et RT2 <I>-</I> RT4 respecti vement et appliqué à deux moteurs de trac tion du type série<I>Ml, M2</I> qui sont reliés en série dans le circuit récepteur, tandis que le re tour négatif des moteurs est relié au point milieu d'un autotransformateur 16.
Les extré mités extérieures de cet autotransformateur sont reliées à des contacteurs de sélection des- dites prises TO à T4 et TTO <I>à</I> TT4. Des réac tances de compensation de courant BR sont insérées dans le circuit de chaque redresseur.
Les redresseurs RTI et RT3 sont suscep tibles d'être reliés par des contacteurs auxiliai- res <I>SI</I> et<I>JI</I> soit à l'extrémité extérieure de l'enroulement secondaire 14, soit à l'extré mité intérieure de l'enroulement secondaire 15, le circuit reliant le contacteur<I>SI</I> à l'extrémité extérieure de l'enroulement 14 comprenant deux bobines de réactance RI et R2 montées en série.
De même, les redresseurs RT2 et RT4 sont susceptibles d'être reliés par des contac teurs auxiliaires S2 et J2 soit à l'extrémité extérieure de l'enroulement secondaire 15, soit l'extrémité extérieure de l'enroulement secon daire 14, le circuit reliant le contacteur S2 à l'extrémité extérieure de l'enroulement secon daire 15 comprenant deux bobines de réac tance R3 et R4 montées en série. Des contac teurs<I>BI</I> et<I>B2</I> sont respectivement montés en parallèle sur les bobines de réactance RI et R3, tandis qu'un contacteur P est monté en déri vation sur l'autotransformateur 16.
Les contacteurs sont commandés par un manipulateur de conduite (non représenté) et sont disposés de manière à être actionnés dans l'ordre indiqué au diagramme de la fig. 2 in diquant dix-huit positions du manipulateur.
Comme on le voit d'après ce diagramme, sur le cran 1, les contacteurs<I>T0,</I> Tl, TTO et TTl, <I>SI</I> et S2 sont fermés, de sorte que l'auto- transformateur à prise centrale 16 est branché sur les prises de la section TO <I>- TI</I> de l'enrou lement 14 et sur celles de la section TTO <I>-</I> TTI de l'enroulement 15, en parallèle.
Le voltage efficace par enroulement appliqué aux redres seurs RTl, RT2 est ainsi la moitié du voltage des sections en parallèle TO <I>-</I> TI et TTO <I>-</I> TTl.
Quand le conducteur déplace son manipu lateur au cran 2, les contacteurs TO et TTO sont d'abord ouverts et ensuite le contacteur P est fermé et sur ce cran le voltage appliqué aux redresseurs est maintenant celui de la sec tion TO <I>-</I> Tl. Un nouveau déplacement du manipulateur jusqu'au cran 3 fait ouvrir le contacteur P et fait fermer ensuite les con tacteurs<I>T2</I> et TT2, ce qui branche l'autotrans- formateur sur la section<I>TI - T2</I> de l'enroule ment 14 et la section TTI <I>-</I> TT2 de l'enroule ment 15 en parallèle.
Le voltage efficace par enroulement appliqué aux redresseurs sur ce cran est celui de la section TO <I>-</I> TI plus la moitié de celui de la section<I>TI - T2.</I>
Cette succession se poursuit jusqu'à la fermeture des contacteurs<I>BI</I> et<I>B2</I> sur le cran 6, ce qui court-circuite les bobines de réac tance RI et R3 en provoquant une augmenta tion du voltage redressé appliqué aux moteurs <I>Ml</I> et<I>M2</I> par suite de la réduction de la réac tance de commutation pour les redresseurs RTl, RT2, etc.
La progression du changement de prises se poursuit ensuite comme précédemment jus qu'au cran 9 où les contacteurs<I>T4,</I> TT4 et P sont fermés et le voltage par enroulement ap pliqué aux redresseurs est maintenant celui de la section TO <I>- T4</I> de l'enroulement 14, ce voltage étant la moitié du voltage de l'enroule ment 14.
En déplaçant le manipulateur de conduite jusqu'au cran 10, on fait d'abord fermer les contacteurs<I>JI</I> et<I>J2,</I> puis ouvrir les contac teurs<I>SI</I> et<I>S2, BI</I> et<I>B2,</I> le résultat étant de relier les redresseurs RTI et RT3 à l'extrémité de l'enroulement 15 éloignée des prises inter médiaires et de les séparer de l'enroulement 14, et aussi de façon analogue de relier les re dresseurs RT2 et RT4 à l'enroulement 14 et de les séparer de l'enroulement 15.
Cette modi fication dans le circuit ne change pas le voltage par enroulement appliqué aux redresseurs, mais met les bobines de réactance R2 et R4 hors circuit et par conséquent provoque une augmentation du voltage de sortie des redres seurs par suite de la réduction de la réactance de commutation. Une nouvelle avance du manipulateur jus qu'au cran 11 fait maintenant ouvrir le con tacteur P et fermer les contacteurs T3 et TT3. L'autotransformateur 16 est maintenant ali menté et le voltage appliqué aux redresseurs est celui de la moitié de l'enroulement 14 plus la moitié du voltage de la section<I>T4 - T3.</I> Une nouvelle avance jusqu'au cran 12 assure l'ouverture des contacteurs<I>T4</I> et TT4 et la fer meture du contacteur P.
Le voltage de phase est maintenant égal à celui de la moitié de l'enroulement 14 plus celui de la section T4-T3. La succession de changements de prises se poursuit dans l'ordre inverse de celui de la pre mière moitié du tableau de crans jusqu'au cran 18 où les contacteurs P,<I>T0,</I> TTO, <I>JI</I> et<I>J2</I> sont fermés et ainsi le voltage appliqué aux redresseurs est celui de la totalité de chaque enroulement secondaire.
Comme l'autotransformateur 16 est com mun aux enroulements 14 et 15, il n'est pas possible d'utiliser une prise sur l'enroulement 14 en même temps qu'une prise différente sur l'enroulement 15 et les prises sont toujours utilisées symétriquement.
Comme le retour de courant continu des moteurs de traction arrive à l'autotransforma- teur 16 en son point central et se divise égale ment pour tous les crans de marche en deux chemins, il est possible de dimensionner l'auto- transformateur, qui constitue une inductance dans le circuit de courant continu, de manière qu'il aide à aplanir les ondulations de cou rant. Par suite, on n'a pas représenté de bobi nes de filtrage séparées ; mais dans quelques cas, il peut être désirable d'utiliser en plus une bobine de filtrage de courant continu.
On remarquera que le nombre d'étages obtenus avec des enroulements secondaires à prises réparties seulement sur leur moitié est égal à celui obtenu de la façon habituelle avec des enroulements secondaires à prises répar ties sur la totalité de ces enroulements.
Dans la disposition décrite ci-dessus, les bobines de réactance RI et R3 sont mises hors circuit à partir du cran 6 et au-delà. Elles pourraient cependant être laissées en circuit de manière permanente ou, si on le désire, elles pourraient être mises en circuit ou hors circuit plusieurs fois pendant le déplacement du manipulateur du cran 1 au cran 18. L'inser tion des bobines de réactance dans le circuit a pour effet de rendre plus raides les carac téristiques du courant en fonction de la vitesse pour les moteurs, de sorte qu'une finesse don née de commande est obtenue avec des prises moins nombreuses sur le transformateur.
Les bobines de réactance RI à R4 pour raient être mises hors circuit progressivement en plusieurs étages et, si on opère ainsi, il est avantageux de les proportionner de telle façon que chaque opération de coupure mette hors circuit une partie de ces bobines. Les bobines de réactance pourraient être individuelles pour les redresseurs auquel cas elles ne seraient tra versées chacune que par une partie du courant. Dans le cas représenté, elles sont disposées dans des conducteurs du transformateur qui alimentent plusieurs redresseurs, ce qui simpli fie leur mise hors circuit aux grandes vitesses.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 3, où des parties semblables à celles de la première forme d'exécution ont reçu les mê mes indices de référence, le retour négatif des moteurs est relié par une bobine de réactance C aux prises centrales de deux autotransforma- teurs 16 et 17.
Une extrémité de l'autotransfor- mateur 16 est reliée aux contacteurs sélecteurs de voltage TO et<I>T2,</I> tandis que l'autre extré mité est reliée au contacteur sélecteur de vol tage Tl. De même, une extrémité de l'auto- transformateur 17 est reliée aux contacteurs sélecteurs de voltage TTO et TT2, tandis que l'autre extrémité est reliée au contacteur sélec teur de voltage TTl. Des contacteurs P,<I>et</I> PP respectivement, sont disposés en dérivation sur les deux autotransformateurs.
Les contacteurs sont encore commandés par un manipulateur de conduite (non représenté) et sont disposés pour être actionnés suivant la succession indi quée au diagramme de la fig. 4.
Comme on le voit d'après ce diagramme sur le cran 1, les contacteurs P,<I>T0,</I> TTl, TTO, SI et S2 sont fermés, ce qui applique aux re dresseurs RT2, RT4 un voltage égal à celui de la moitié de la section TTO <I>-</I> TTl de l'en roulement 15 et aux redresseurs RTl, RT3 un voltage nul.
Par passage au cran 2, le con tacteur P est d'abord ouvert puis le contacteur <I>TI</I> est fermé, ce qui élève le voltage appliqué aux redresseurs RTI; RT3 de zéro à la moitié du voltage de TO <I>- TI.</I> Ainsi on obtient sur ce cran la symétrie dans le voltage des deux enroulements.
Au cran 3, il y a ouverture du contacteur TTO et fermeture du contacteur PP, ce qui a pour effet d'élever le voltage des redresseurs RT2, RT4 à celui de la section TTO <I>-</I> TTI au lieu de la moitié de cette valeur. Ce cran est un cran dissymétrique car les redresseurs RTl, RT3 sont encore alimentés à un voltage égal à la moitié de l'étage TO <I>- TI.</I>
La progression se poursuit de cette façon d'abord avec un changement de prise produi sant une augmentation de voltage égale au voltage d'une moitié de section de l'enroule ment 14 sans changement sur l'enroulement 15, puis par l'accomplissement du changement de prise correspondant sur l'enroulement 15. Ainsi quelques crans sont symétriques, c'est-à-dire que sur ces crans, des voltages égaux sont ap pliqués à tous les redresseurs, et d'autres sont dissymétriques, mais la dissymétrie n'est ja mais plus grande que le voltage de la moitié d'une section des enroulements secondaires du transformateur.
Quand on atteint le cran 10, les contac teurs<I>JI, J2</I> sont fermés et les contacteurs<B>SI,</B> S2 sont ouverts et la progression se poursuit alors dans l'ordre inverse jusqu'à ce qu'on ob tienne un voltage complet sur le cran 18, com me dans la disposition selon la fig. 1 mais en utilisant encore des crans dissymétriques.
Ce passage par des crans dissymétriques a pour effet d'introduire une ondulation à fré quence fondamentale dans le voltage de cou rant continu, mais cette ondulation est main tenue à une faible amplitude par la limitation de la valeur de la dissymétrie. Un certain flux dû au courant continu sera produit dans le noyau du transformateur par suite de la dissy métrie, mais cela peut être rendu admissible par une construction appropriée du transforma teur.
On remarquera qu'en utilisant des crans dissymétriques, l'installation représentée à la fig. 3 peut être commandée par un manipula teur présentant le même nombre de crans que celui utilisé dans la disposition selon la fig. 1, bien que cette installation comprenne un nom bre réduit de contacteurs.