Installation de commande de machines dynamoélectriques servant à des buts moteur et de freinage. La présente invention a pour objet une installation de commande de machines dyna- ino-électriques servant à des buts moteur et de freinage, comme par exemple, à la traction électrique du type à freinage par régénération de courant.
Suivant l'invention; les machines dynamo électriques sont combinées avec des moyens de connexion pour relier, en vue d'un freinage; l'un au moins des induits des machines dy- namoélectriques en série avec un dispositif de résistance afin de former un circuit de freinage électrique, pendant qu'un autre au moins des induits desdites machines est dis posé pour fonctionner comme une excitatrice reliée avec les enroulements de champ de toutes les machines dans un circuit de déri vation sur le dispositif de résistance.
Les moyens-de-connexion précités peuvent comporter un coupleur de manaeuvre pour commander la vitesse des machines dynamo- électriques pendant la période motrice et le courant en régénération pendant la période de freinage, lequel est disposé pour être mû par les mêmes positions opératives successi ves pendant les opérations motrice et de frei nage.
Le dessin ci-joint représente, à titre d'exemple; plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention pour le service de la traction électrique.
La fig. 1 montre le schéma des connexions électriques des machines d'une forme d'exé cution avec coupleur principal et d'autres appareils de commande; La fig. 2 est un schéma simplifié des con nexions électriques principales; La fig. 3 est un schéma simplifié des connexions des machines lorsqu'elles servent au freinage électrique; La fig. 4 montre le détail d'un dispositif d'inter-verrouillage entre la poignée du cou pleur principal, une poignée pour établir les connexions de propulsion ou de freinage et une poignée pour le renversement de marche;
La fig. 5 montre le schéma des connexions électriques des machines d'une autre forme d'exécution; La fig. 6 montre la connexion motrice au premier pas du coupleur de cette seconde forme d'exécution; La fig. 7 montre la connexion de machines de cette forme d'exécution pour le freinage; Les fig. 8 et 9 sont des schémas de con nexion d'autres formes d'exécution encore; Les fig. 10, 11 et 12, enfin, montrent des schémas de connexion de formes d'exécution comportant une machine dynamoélectrique séparée pour fournir le courant d'excitation aux enroulements de champs des machines principales pendant le freinage.
Les fig. 1, 2, 3 et 4 représentent une ins tallation de traction électrique avec quatre machines dynamoélectriques ayant des in duits A1, A=', A3, A4 et des enroulements de champ en série FI, Fz, F3, T#1, dont les con nexions électriques pour leur fonctionnement en série ou en parallèle, pour la période motrice ou la période de freinage,
peuvent être réalisées au moyen d'un coupleur princi pal JIC présentant une série de positions opératives. Le coupleur principal 111C est com biné avec un commutateur sélecteur SS dis posé pour coopérer avec le coupleur principal de façon à commander un mécanisme com mutateur pour lui faire établir les connexions de freinage, ou des connexions motrices avec des résistances mises en dérivation sur les enroulements de champ en série.
Avec le coupleur principal JIC coopère l'inverseur principal RS. Le coupleur principal 1110, le commutateur sélecteur SS et l'inverseur prin cipal RS sont interverrouillés, au moyen d'un dispositif d'interverrouillage représenté à la fig. 4, de telle marnière que l'inverseur prin cipal ne puisse être actionné à moins que la poignée de manoeuvre du coupleur principal ne soit dans sa position d'ouverture,
ou bien que le commutateur sélecteur ne puisse être actionné pour établir les connexions de frei nage ou de propulsion à moins que la poignée de man#uvre du commutateur principal ne soit dans sa position d'ouverture. La disposi- tion des parties est en outre telle que des connexions de mise en dérivation d'enroule ments de champ ne puissent être établies au moyen du commutateur sélecteur que lorsque la poignée du coupleur principal est à la po sition motrice en série en plein ou à la po sition motrice en parallèle en plein. On com prendra que les connexions de mise en déri vation d'enroulements de champ sont prévues pour obtenir des pas de vitesse additionnels dans l'opération de propulsion en série ou en parallèle.
Une série de ferme-circuits 1 à 16 commandés par des cames est prévue pour obtenir des pas ou degrés de vitesse différents dans les connexions du circuit principal de manière à relier les machines en série ou bien en parallèle avec deux machines travaillant comme moteurs en série dans chacune des branches parallèles ou en circuit de freinage avec l'emploi de la machine dynamoélectri- que à induit A\1 et à enroulement de champ .F1 comme excitatrice en série pour les en roulements de champ des autres machines.
Les cames pour commander ces ferme-circuits sont montées en pratique sur un tambour ro tatif, mais pour plus de clarté du dessin, elles sont représentées ramenées dans le plan du dessin. Le tambour à cames est sollicité vers la position dans laquelle les moteurs sont reliés en série par le moyen des ressorts 17 et 18 et un enroulement 19 est prévu pour faire tourner le tambour à cames de manière qu'une rangée de cames supérieure soit amenée à agir sur des ferme-circuits cor respondants pour établir des connexions mo trices en parallèle,
tandis qu'un enroulement 20 est prévu pour faire tourner le tambour à cames de manière à obliger une rangée de cames inférieure à agir sur des ferme-circuits correspondants pour établir des connexions pour le fonctionnement de freinage.
Une ré sistance subdivisée R1 et urne résistance sub divisée R2 sons prévues pour limiter le cou rant pris par les machines dynamoélectriques pendant leur fonctionnement en moteurs et la résistance R2 est aussi utilisée pour faire varier la valeur du courant de freinage pen dant le fonctionnement de propulsion. LTne série de ferme-circuits à commande électro magnétique 21 à 30 est prévue pour court- circuiter successivement les subdivisions de la résistance R';
de même, une série de ferme-circuits à commande électromagnétique 31 à 37 est prévue pour court-circuiter suc cessivement les subdivisions de la résistance R'. Un ferme-circuit de ligne 38 est destiné à établir des connexions motrices en série pour les fonctionnements de propulsion et. de freinage et un ferme-circuit de ligne 39 est prévu pour établir des connexions en paral lèle pour le fonctionnement de propulsion. Un commutateur inverseur automatique RS' est destiné à être commandé par l'inverseur principal RS au moyen d'électro-aimants de commande.
La disposition des parties de l'installation sera mieux comprise par la description du fonctionnement. Pour ce qui est des connexions des machines principales on se référera au schéma de la fig. 2 et pour la commande électromagnétique des divers ferme-circuits on se reportera: à la fig. 1.
Supposons que les parties soient dans les positions représentées aux fig. 1 et 2 et qu'on . désire faire marcher les machines comme moteurs pour la propulsion des véhicules. Sup posons également qu'il s'agisse de la marche avant pour ces derniers.
Avant d'entrer dans les détails du fonction nement électrique, il convient d'expliquer d'abord le dispositif d'interverrouillage de la fig. 4. Cette figure montre seulement le som met du coupleur principal 111C. La poignée 40 de l'inverseur principal RS est représentée dans la position d'ouverture et comme la poi gnée 41 du coupleur principal MC est dans la position d'ouverture,
la détente d'interver- muillage pivotante 42 sera dégagée d'une encoche 43 prévue dans une came 48 fixée à la poignée de manoeuvre 41 du coupleur principal quand la poignée 40 de l'inverseur principal est tournée à gauche à la position indiquée par la ligne F, la dent de crochage de la détente 42 étant retirée de l'encoche 43, de sorte que la poignée 41 du coupleur prin cipal peut être tournée dans le sens du mou- veinent des aiguilles d'une montre.
La poi gnée 44 du commutateur sélecteur SS est représentée dans la position convenant pour le fonctionnement de propulsion, bien que dans la fig. 1 le commutateur sélecteur SS soit représenté dans sa position d'ouverture..
Quand cette poignée 44 est tournée à droite à la position indiquée par la ligne B, des connexions sont établies pour le freinage, et quand la poignée est tournée à gauche à la position indiquée par la ligne FS, des con nexions sont établies pour shunter les enrou lements de champ F' et F par la résistance 45 et les enroulements de champ F' et F3 par la résistance 46, ces deux résistances étant représentées aux fig. 1 et 2.
Une dé tente pivotante 47 pourvue d'un galet coopé rant avec la eame 48 fixée à la poignée 41 du coupleur principal est prévue pour empê cher le déplacement de la poignée 44 du commutateur sélecteur d'une position opérative à l'autre, à moins que la poignée 41 du cou pleur principal ne soit dans certaines positions déterminées. L'extrémité libre de la détente 47 coopère avec un disque 49 solidaire de la poignée 44 du commutateur sélecteur. Elle peut pénétrer dans une entaille 50 de ce disque quand la poignée 44 du commutateur sélecteur est tourné à droite à la position de freinage. Un bras 51 du disque 49 coopère avec un disque-came 52 fixé à la poignée 41 du coupleur principal.
La disposition de ces parties est telle que la poignée 44 ne peut être tournée à gauche à la position de shun- tage des enroulements de champ à moins que la poignée 41 du coupleur principal ne soit dans la position motrice de mise en série en plein ou de mise en parallèle en plein.
Supposons que la poignée 44 du r_.ommu- tateur sélecteur SS en fig. 1 soit dans la po sition montrée en fig. 4, qui est la seconde position opérative, et que l'inverseur principal RS soit tourné à gauche pour la marche avant.
Si la poignée 41 du coupleur principal MC est tournée vers la gauche à la première po sition opérative, la bobine de commande 53 du commutateur-inverseur automatique RS' et la bobine de commande de ferme-circuit 38 seront excitées en série l'une avec l'autre par un courant de dérivation emprunté à un cir cuit de commande 54, qui, d'après le dessin, est séparé du circuit de traction à trolley 55. La bobine de commande du ferme-circuit 21 sera également excitée pour fermer celui-ci, son circuit étant établi par le commutateur sélecteur et par un segment du coupleur prin cipal.
Le tambour à cames pour la commande des ferme-circuits 1 à 16 sera dans la posi tion représentée en fig. 1, puisqu'aucune des bobines 19. 20 n'est excitée. La fermeture du fernie-circuit 38 à commande électromagné tique établit la connexion en série des ma chines travaillant en moteurs en dérivation sur le circuit d*alimentation, le circuit ren fermant le trolley 55, le ferine-circuit 38, la ré sistance RI, le ferme-circuit à came de com mande 1, la résistance R2, le ferme-circuit à commande par came 9, l'induit .4I,
le ferme- circuit à commande par came 10, les induits A=, _13, le ferme-circuit à commande par came 7, les enroulements de champ en série F, F3, le ferme-circuit à commande par came 12, l'induit 41, le ferme-circuit à commande par came 14 et les enroulements de champ FI, F'I pour se relier à la terre, l'autre pôle du circuit d'alimentation. En tournant le cou pleur principal à la seconde position opérative, on produit la fermeture du ferme-circuit 33, court-circuitant ainsi deux subdivisions ou sections de la résistance de démarrage RI.
A la troisième position opérative, le ferme- circuit 31 est fermé, court-circuitant par là encore deux autres subdivisions de la résis tance de démarrage RI. Dans la quatrième position opérative, la bobine du ferme-circuit 36 est excitée pour fermer celui-ci de façon à court-circuiter encore deux subdivisions de la résistance RI et dans la cinquième position opératâe le ferme-circuit 37 est excité pour court-circuiter toutes les subdivisions de la résistance de démarrage RI.
Dans la sixième position opérative, le ferme-circuit 22 est fermé pour court-circuiter une première sub division de la résistance R2. On se rappellera que le ferme-circuit 21 est maintenu fermé par suite du fait que sa bobine de commande est excitée par l'établissement d'un contact du commutateur sélecteur.
Les ferme-circuits 23 à 30 sont commandés pour se fermer suc cessivement quand le coupleur principal passe par ses positions opératives 8 à 14, de sorte qu'à la position finale les machines travaillant en moteurs sont reliées directement en travers de la source d'alimentation avec- la totalité des résistances RI et R= mise en court-circuit. La poignée 41 du coupleur principal sera alors dans la position indiquée par la ligne S et le bras 51 du disque 49 peut entrer dans l'encoche 56 du disque-came 52.
La poi gnée 44 du commutateur sélecteur peut alors être déplacée à gauche de manière à provo quer la fermeture du ferme-circuit <B>57</B> pour renfermer la résistance 45 dans une dériva tion sur les enroulements de champ en série FI, F<B>"</B> et la fermeture du ferme-circuit 58 pour renfermer la résistance 48 dans une dérivation sur les enroulements de champ F=, F3, A la quinzième position se produit le pas sage de la connexion de propulsion en série à la connexion de propulsion en parallèle.
Dans cette position du coupleur principal, les fernie-circuits de commande de résistance 37 et 31 sont dégagés et le ferme-circuit de commande de résistance 30 pour court-circui ter la résistance R= est également dégagé, renfermant ainsi les résistances RI, R2 dans le circuit des machines travaillant en moteurs.
L'enroulement 19 pour commander le tambour à cames est excité de manière à produire l'ouverture des ferme-circuits 1, 7, 9, 10, 12 et 14 et la fermeture des ferme-circuits 3, 4, 7, 9, 11, 14 et 1.6 pour établir des con nexions dans lesquelles les induits _1 , r13 et leurs enroulements de champs en série F=, F3 sont reliés en série avec la résistance RI et dans lesquelles les induits :1I, Zh4 et leurs enroulements de champ en série eorrespon- dants FI, FI sont reliés en série avec la résistance RI.
Le tambour commutateur de transfert est représenté avec les cames en engagement avec les ferme-circuits dans les posititions finales seulement, mais la succession dans laquelle ces ferme-cir- cuits s'ouvrent et se ferment peut suivre toute pratique convenable usitée pour le pas sage d'une connexion en série à une con nexion en parallèle. Le ferme-circuit de ligne 39 est aussi fermé dans cette position et les ferine-circuits de commande de résistance 21, 22 sont actionnés pour se fermer et court- circuiter deux subdivisions de la résistance R .
L'un des circuits en parallèle renferme le ferme-circuit de ligne 38 et la résistance Ri, le ferme-circuit à commande par came 3, l'induit AI, le ferme-circuit à commande par came 11, l'induit A4, le ferme-circuit à commande par came 14 et les enroulements de champ Fi, F4 pour se relier à la terre, l'autre pôle du circuit d'alimentation.
L'autre de ces circuits en parallèle renferme le ferme- circuit de ligne 39, le ferme-circuit 21, le ferme-circuit 23, le reste de la résistance R', le fernie-circuit à commande par came 4, les induits A2, A3, le ferme-circuit à commande par came 7, les enroulements de champ F2, F3 et le ferme-circuit à commande 16 pour se relier à la terre.
Les résistances R1, R2 sont reliées en parallèle par le fait que le ferme-circuit à commande par came 9 est fermé, de sorte que chaque circuit moteur en parallèle travaillera au même voltage in dépendamment de variations de résistance entre Ri et R2. A la seizième position opé- rative, le ferme-circuit 34 est actionné pour se fermer et court-circuiter une portion de la résistance Ri et le ferme-circuit 23 est ac tionné pour se fermer et court-circuiter une subdivision de la résistance R2. A la dix septième position,
le ferme-circuit 35 est actionné pour se fermer et court-circuiter une subdivizsion de la résistance R1. A la dix huitième position, - le ferme-circuit 25 est actionné pour se fermer et court-circuiter une subdivision de la résistance R'. Le court- circuitage d'une subdivision de chacune des résistances R\, R se poursuit par les pas du mouvement successif du coupleur princi pal jusqu'à ce que la poignée 41 de celui-ci soit dans la dernière ou vingt-quatrième po sition opérative indiquée par la ligne P.
Dans cette position finale, les machines motrices seront reliées, deux à deux en série, par groupes de deux en parallèle et directement aux pôles du circuit d'alimentation. Dans cette position de la poignée 41 du coupleur principal, la détente 51 est susceptible d'en trer dans l'encoche 59 du disque-caine 52 du coupleur principal de sorte que la poignée 44 du commutateur sélecteur peut être tour-.
née à gauche de manière à produire la ferme ture du ferme-circuit 57 pour renfermer la résistance 45 dans un circuit de dérivation sur les enroulements de champ Fi, F4 et la fermeture du ferme-circuit 58 pour renfermer la résistance 46 dans un circuit de dérivation sur les enroulements de champ P2, F3. Une position de marche à vitesse augmentée, ad ditionnelle, est par là déterminée.
Si l'on désire maintenant cesser la pro pulsion et passer au freinage par récupéra tion et renvois d'énergie au circuit d'alimen tation, le coupleur principal sera d'abord ra=- mené à sa position d'ouverture de sorte que la poignée 44 du commutateur sélecteur peut être tournée à droite pour établir des con nexions de freinage. Avec le commutateur sélecteur tourné à droite, l'enroulement de commande 20 du tambour à cames est excité pour déplacer celui-ci de manière que le jeu de cames inférieur produise la fermeture des ferme-circuits 2, 3, 5, 6, 8, 10, 13 et 15 et l'ouverture de ceux précédemment fermés.
Une extrémité de la détente 47 associée au commutateur sélecteur est ainsi amenée à s'en gager dans l'entaille 50 du disque-came 49, grâce à quoi la détente 47 sera maintenue dans une position telle que la poignée 41 du coupleur principal ne puisse être déplacée au-delà de la position de connexion en série en plein. Quand la position de connexion en série en plein est atteinte, le galet à l'autre extrémité de la détente .47 heurte contre -le nez 60 de la came 48 et empêche la poignée 41 du coupleur principal d'être tournée plus loin dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre.
Quand le coupleur principal est mû à sa première position opérative, le galet de la détente 47 glisse de la bosse de la came 48 et permet à l'autre extrémité de se crocher sur une saillie dans l'entaille 50 du disque 49. Il en résulte un verrouillage de la poignée 44 de manière que celle-ci lie puisse être ramenée à la position IV, à l'ex ception du cas où la poignée 41 se trouve dans la position d'ouverture.
Le ferme-circuit de ligne 38 est aussi fermé et les induits 41, :1= et 43 sont reliés en série avec la résis tance R1 et une résistance de compensation 61 aux pôles du circuit d'alimentation, le circuit renfermant le ferme-circuit 38, la ré sistance R', le ferme-circuit à commande par came 3, l'induit 4', le fernie-circuit à com mande par came 10, les induits .42, -43, le fei-me-circuit à commande par came 6 'et la résistance 61 pour se relier à la terre.
L'en roulement de champ F4 est shunté par la résistance R-, la résistance 62 et la résis tance 61, ce circuit se poursuivant de la borne de gauche de l'enroulement de champ F4 par le ferme-circuit à commande par came 2, la résistance 62, la résistance R=, le ferme circuit à commande par came 5 et la résis tance 61 jusqu'à la borne de droite de l'en roulement de champ F4. L'induit A4 est relié dans un circuit fermé avec lps enroulements de champ de toutes les machines,
ce circuit allant de la borne de gauche de l'induit ±4 par le ferme-circuit à commande par came 13, l'enroulement de champ eu série F', l'en roulement de champ en série F4, la réSis- tance 61, le ferme-circuit à commande par came 5, la resistance R=, le ferme-circuit 21, le ferme-circuit à commande par came 8, les enroulements de champ en série F=,
<B>771</B> et le ferme-circuit â. commande par came 13 pour se terminer à la borne de droite de l'induit 44, de sorte que ce dernier sert d'ex- citatrice pour les enroulements de champ de toutes les machines.
Les connexions de cir cuit établies pendant le freinage seront bien comprises à l'examen de la fig. 3, bien qu'on doive se rappeler que les connexions de la fig. 3 sont celles établies à une position inter médiaire du coupleur principal, dans laquelle la résistance R' a été court-circuitée é:t dans laquelle la résistance R2 a été amenée à va rier pour augmenter le courant de freinage.
On remarquera que dans cette connexion, la résistance 61, qu'on appelle une résistance de compensation, procure un chemin commun pour le courant de champ de la portion, fonctionnant comme excitatrice, des machines dynamoélectriques et le chemin du courant qui est renvoyé au circuit d'alimentation, qui traverse les induits _-V, <B>A\</B> et -41.
Quand la poignée du commutateur prin cipal est mue à la seconde position opérative, le ferme-circuit 33 est actionné pour se fer mer et court-circuiter une subdivision de la résistance R'. Dans la troisième position, le ferme-circuit est actionné pour se fermer et court-circuiter deux subdivisions ultérieures de la résistance.
Dans la quatrième position, le ferme-circuit 36 est actionné pour se fer mer et court-circuiter encore deux subdivi- sions de résistance R' et dans la cinquième position, le ferme-circuit 37 est actionné pour se fermer et court-circuiter la subdivision terminale de la résistance RI. On remarquera que la résistance R1 sera court-circuitée pas à pas tout comme cela se présentait pendant la période motrice à connexion en série.
Les induits A1, 4=, 43 seront alors directement reliés aux pôles du circuit d'alimentation, en série avec la résistance de compensation 61.
Le courant de freinage sera alors com mandé, soit augmenté ou diminué, et amené à varier de toute manière désirable par la commande et l'excitation des machines dyna moélectriques. Ceci est accompli entre la cinquième et la quatorzième position du cou pleur principal. Supposons qu'on désire aug menter l'excitation des machines. Cet effet peut être obtenu en amenant le coupleur prin cipal à la sixième position, faisant actionner par là le ferme-circuit 22 pour lui faire court- circuiter une subdivision de la résistance R=.
Quand le coupleur principal est mû à la septième position, la bobine de commande du ferme-circuit 21 est excitée et celle du ferme- circuit 23 est excitée, de sorte que le ferme- circuit 21 s'ouvre et que le ferme-circuit 23 se ferme.
Ceci aura pour effet de faire mou voir vers la droite la connexion ajustable montrée en fig. 3 entre la borne de gauche de l'enroulement de champ F2 et la résistance R2. On notera que le courant traversant l'en roulement de champ T4 de l'induit A4, for mant excitatrice, des machines dynamoélec- triques est amené à varier en correspondance avec la différence d'une part,
entre la chute de voltage en travers de la résistance 61 et de celle des subdivisions de la résistance R" qui est déterminée par la position de la con nexion variable avec la résistance, et d'autre part, entre la chute de voltage en travers du reste de la résistance R2 et de la résis tance 62.
On comprendra aussi que la con nexion variable avec la résistance R2 est réalisée au moyen des ferme-circuits 21 à 30, que, à mesure que la poignée 41 du coupleur principal est mue pas à pas dans le sens du mouvement des aiguilles d'une -montre, les ferme-circuits commandant la résistance R2 seront fermés successivement et que; quand un ferme-circuit se ferme, un ferme-circuit précédemment actionné est amené à s'ouvrir.
Ceci a l'effet de faire déplacer le point de connexion avec la résistance vers la droite ou la gauche, suivant la direction dans la quelle la poignée 41 du coupleur principal est déplacée. D'une manière générale, un mouvement du coupleur principal dans le sens du mouvement des aiguilles d'une mon tre augmentera l'effet de freinage par aug mentation de la chute de voltage en travers de l'enroulement de champ F4 de l'induit- excitatrice, augmentant le courant dans le circuit d'excitation fermé.
La résistance 62 rie sera jamais court-circuitée, prévenant par là l'intercalation de Pinduit A4 et des enrou lements de champ F', F2, F3 dans un cir cuit local fermé d'une résistance tellement faible qu'un courant excessif passerait dans ce circuit.
On voit par ce qui précéde que pendant le freinage électrique, le coupleur principal est manaeuvré de la même manière que dans le cas de la manoeuvre pendant la période motrice à connexion en série et que la résis tance R2 est amenée à varier suivant les mêmes pas pendant le freinage que pendant la propulsion. On voit aussi que les mêmes ferme-circuits à commande électromagnétique qui commandent les résistances de démarrage pendant la propulsion commandent aussi celles-ci pour faire varier l'effet de freinage.
En raison de ces dispositions qui procurent de grands avantages, le freinage décrit par régénération détermine l'élimination d'un grand nombre de complications qui existent généralement dans les installations actuelles de freinage par régénération.
Le réglage du courant de freinage est inhérent aux connexions. Supposons que le potentiel .de la source d'alimentation tombe subitement, comme cela art-ive souvent dans les installations de traction électriques. Il se produira alors une augmentation de courant momentanée dans les induits A', A2, A3 et la résistance 61, ce qui occasionnera une chute de potentiel plus grande en travers de cette résistance 61 et fera diminuer de cette façon la chute de voltage en travers de l'enroulement de champ T4 de la partie excitatrice. L'excitatrice de celle-ci sera, par suite, réduite quand le courant traversant la résistance 61 augmente.
Ceci réduira à son tour le courant passant par les champs F', F2, F3, réduisant par là le potentiel engendré des machines dynamoélectriques et compen sant la variation dans le potentiel du circuit de trolley. On comprend que l'effet de la réduction de l'excitation des machines dynamo- électriques équivaut sensiblement à la ten dance de celle-ci à fournir une plus grande quantité de courant au circuit d'alimentation qu'il n'est désiré.
On remarquera aussi que, comme c'est seulement l'enroulement de champ FI de la partie excitatrice qui est shunté par une résistance, l'action compen satrice est particulièrement rapide; attendu que l'inductance- de l'enroulement de champ T4 est faible en comparaison de l'inductance totale du circuit fermé.
On remarquera aussi que la direction de courant dans 'les enroulements de champ des machines dynamoélectriques pendant le frei nage est la même que celle pendant la pro pulsion et que le courant d'excitation seule ment passe par les enroulements de champ des machines et l'armature d'excitation A4. Ceci est un avantage particulier pour la rai son que l'induit des machines qui fait fonc tion d'excitatrice peut être pleinement chargé sans avoir à conduire quoi que ce soit du courant régénéré, et de même les enroule ments de champ des machines en régénéra tion conduisent seulement le courant d'exci tation.
II en résulte que tant les enroulements de champ que les induits de toutes les ma chines sont susceptibles d'être chargés en plein, si on le désire, sans que l'effet de freinage soit limité à une valeur faible par. Suite du fait qu'une partie des machines est requise pour conduire tant le courant d'excitation < lue le courant régénéré. On remarquera aussi qu'on n'a besoin d'aucun relais, de rhéostats à commande par moteur, etc., pour donner les caractéristiques de freinage appropriées, attendu que celles-ci sont inhérentes à l'éta blissement des connexions.
On remarquera également que l'action compensatrice par rapport à des changements dans le voltage de ligne augmente quand le champ de la partie-excitatrice s'affaiblit et que la vitesse des machines dynanro-électriques augmente. Ceci constitue également titi grand avantage, attendu que la tendance de crachement d'étincelles à leurs collecteurs est toujours plus grande pour des champs faibles et des vitesses élevées dans des machines qui tra vaillent en moteurs pendant Lille période de temps et en générateurs eu vue d'un freinage électrique pendant une autre période de temps.
L'installation de traction électrique de la fig. 5 permet de réaliser un freinage électri que plus désirable dans certaines circonstan ces que celle qui vient d'être décrite. Pour plus ' de simplicité, elle est représentée établie pour une marche dans une direction seule ment et pour Lille opération motrice à con nexion en série seulement, et le coupleur principal est ici représenté établi aussi de façon à commander directement la vitesse des machines lors de la propulsion et le cou rant de freinage lors du freinage, bien que la commande à distance, c'est-à-dire par l'in- termédiaire de ferme-circuits à commande électromagnétique puisse aussi être appliquée.
Les quatre machines dont les induits sont représentés cri 63, 64, 65, 66 et les enroule ments de champ en série en<B>67,</B> 68, 69, 70, sont commandées au moyen d'un coupleur principal 71 avec lequel est combiné un com mutateur sélecteur 72, dont la première po sition établit les connexions motrices et la seconde les connexions de freinage.
En sup posant que le commutateur sélecteur 72 ait été tourné à gauche à la première position opérative, à laquelle des connexions motrices en série sont établies, et que le coupleur prin cipal 71 soit tourné à droite à la première position opérative, on aura les machines dynaino-électriques reliées en série en travers du circuit d'alimentation, comme montré en fig. 6, le circuit fermé renferme le trolley 73, les segments du coupleur 71, la résistance 74, le segment 75 du commutateur sélecteur, le segment 76, le segment 77 du coupleur 71, la portion plus grande de la résistance 78, le segment 79 du commutateur sélecteur 72, le segment 80 de celui-ci,
les induits et les enroulements de champ des machines en série pour se relier à la terre. Les résistan ces 74, 78 seront mises hors circuit suivant une série d'étapes successives de valeurs de résistance sensiblement égales à mesure que le coupleur est mû à droite par ses positions opé- ratives successives. Les machines travaillant en moteurs seront par là reliées directement en série en travers du circuit d'alimentation pour une opération motrice en plein dans la position filiale du coupleur.
Supposons maintenant qu'on désire faire travailler les machines en générateurs pour le freinage. Le coupleur 71 sera d'abord tourné à gauche à sa position d'ouverture. Puis, le commutateur sélecteur 72 sera tourné à gau che à sa seconde position opérative pour l'établissement des connexions de freinage.
Quand, alors, le coupleur 71 est tourné à droite à la première position opérative, de la même manière que pendant la propulsion, les machines dynarno-électriques seront reliées à la source d'alimentation de manière à fonctionner comme générérateurs de freinage électrique et les connexions seront établies comme représenté à la fig. 7, dans laquelle la résistance 78 est reliée dans un circuit de dérivation sur l'enroulement de champ en série 70 de la partie, formant excitatrice des machines dynamoélectriques et où l'induit excitatrice 66 est relié dans une boucle fer mée avec les enroulements de champ de toutes les machines.
Les connexions établies dans la première position du coupleur sont les suivantes: Les induits 63, 64, 65 sont reliés en série en travers du circuit d'alimen tation en série avec une partie de la résis tance 78, le circuit partant du trolley 73 et renfermant la résistance 74, le segment 75 du commutateur sélecteur, le segment 81 de celui-ci, les induits 63, 64, 65, les segments 82, 83 du commutateur sélecteur, les segments de coupleur, le segment 77, la portion plus grande de la résistance 78, le segment 79 et le segment 84 pour aller à la terre. Le circuit de dérivation sur l'enroulement de champ 70 de l'excitatrice est le suivant: En partant de la terre, il renferme les segments 84, 79, la résistance totale 78, le segment 85 et le segment 86 pour se rejoindre à la borne de gauche de l'enroulement de champ 70 de l'excitatrice.
Le circuit fermé dans lequel se trouve l'induit- excitatrice et les enroulements de champ en série des autres machines peut être tracé comme suit: de la borne de gauche de l'induit-excitatrice 66 par les segments 82, 83 du commutateur sé lecteur, le segment 87 du coupleur, le seg ment 77 de celui-ci, la plus grande portion de la résistance 78, le segment 79 du com mutateur sélecteur, le segment 84 à la borne de droite de l'enroulement de champ 70 de l'exci- tatrice. Le courant passant par l'induit-excita- trice aura par suite la direction inverse de celle pour la période de propulsion.
Quand le coupleur est mû à droite par ses positions opératives successives, il produira une varia tion de connexion entre la borne de gauche de l'induit-excitatrice 66 et la résistance 78. Dans cette figure, de même que dans les fig.1, 2 et 3, l'excitation de l'enroulement de champ 70 de l'excitatrice répond à la différence entre la chute du potentïel en tra vers de la portion de droite de la résistance 78. et la chute de potentiel en travers de la portion de gauche de cette résistance. On remarquera que cette installation a de nom breuses particularités cri commun avec l'ins tallation des fig. 1, 2 et 3.
Le courant en régénération passe par la portion de droite de la résistance 78 et par les induits 65, 64, 63, mais ne passe pas-ni par l'enroulement, de champ de l'excitatrice, ni par les enrou lements de champ 67, 68, 69 des machines en régénératiôn. On ' remarquera aussi que seulement le courant d'excitation , passe par l'excitatrice et les enroulements de champ 67, 68, 69, mais qu'il y a un chemin commun pour le courant de régénération et le courant d'excitation par la portion de droite de la résistance 78. De cette façon,
le courant de régénération peut être judicieusement com mandé en déplaçant le point de connexion variable (prise de courant mobile) en avant et en arrière le long de la résistance 78, et la portion de cette résistance qui est renfermée à la fois dans le circuit de régénération et dans le circuit d'excitation procure des moyens pour assurer une compensation pour des chan gements dans le voltage de ligne. On remar quera aussi que le coupleur 71 passe par les mêmes positions opératives pendant l'opéra tion de freinage que pendant l'opération motrice.
La fig. 8 représente encore une autre forme d'exécution de l'installation. Il n'est pas nécessaire de répéter la description des connexions établies par le coupleur principal et par le commutateur sélecteur. La r6sis- tance 88 est mise en dérivation sur tous les enroulements de champ des machines dynamo- électriques et l'excitatrice à induit 89 et à enroulement de champ 90 est reliée dans un circuit local avec les enroulements de champ cri série 91, 92, 93 des autres machines au moyen d'une prise de courant mobile 94 sur la résistance 88.
Cette disposition, tout en donnant des caractéristiques de freinage dé sirables dans certaines circonstances, a l'in- convénient quo l'effet de compensation du à des variations dans le potentiel de ligne n'est pas si rapide que dans les installations pré cédemment décrites, parce que la résistance 88 est mise en dérivation sur les enroule ments de champ en série 91, 92, 93, 90 de toutes les machines. L'effet inductif de tous ces enroulements de champ reliés en série retardera sensiblement l'effet de compensation, mais le résultat final sera sensiblement le même que dans les formes d'exécution dé crites plus haut.
La fig. 9 représente une forme d'exécution semblable à celle des fig. 1, - 2 et 3, sauf due la résistance 95 qui correspond à la ré sistance 61 des fig. 1, 2 et 3 est shuntée ou mise en dérivation par deux résistances 96, 97. Ces dernières permettent des variations dans les caractéristiques de freinage pour les machines dynamoélectriques qui sont légère ment différentes de celles obtenues dans l'ins tallation des fig. 1, 2 et 3. Autrement, le fonctionnement est analogue à celui de cette installation.
Dans certaines circonstances, on ne pourra obtenir un effet de freinage suffisant par l'emploi de l'une des machines dynanio-élec- triques comme excitatrice en série pour les enroulements de champ des autres machines. Les fig. 10, 11 et 12 représentent des formes d'exécution qui tiennent compte de ces con ditions.
La fig. 10 est sensiblement la même que la fig. 7, sauf qu'une machine dynamo-électri- que séparée à induit 98 et à enroulement de champ en série 97 est prévue pour fournir l'énergie d'excitation pour les machines pen dant le freinage.
L'enroulement de champ cri série de cette macliirie est shunté au moyen d'une résistance 99 qui fait partie de la ré sistance de démarrage pendant l'opération motrice et cette excitatrice séparée est reliée en circuit fermé avec les enroulements de champ des machines de la même manière que l'excitatrice en fig. 7 est reliée en circuit fermé avec les enroulements de champ des machines. Cette excitatrice sera commandée d'une manière appropriée, de préférence par la charge, bien qu'elle puisse aussi être action née séparément, si on le désire.
Cette excita trice peut aussi être utilisée comme moteur de commande.
La fig. 11 représente un schéma de con nexion similaire à celui de la fig. 3, pour ce qui concerne les connexions de freinage, sauf qu'une excitatrice séparée ayant un induit 100 et un enroulement de champ en série 101 est prévue pour fournir hénergie d'excitation aux machines dy naino-électriques.
La fig. 12 représente une installation si milaire à celle de la fig. 10, sauf que l'exci- tatrice ayant un induit 102 et un enroule ment de champ en série 103 forme une partie d'un moteur-générateur comportant un mo teur à enroulement shunt, 104,
qui reçoit de l'énergie du circuit d'alimentation 10J. L'éner gie d'excitation pour l'excitatrice de cette installation est aussi fournie au moyen d'une petite excitatrice auxiliaire à enroulement shunt 106 commandée par le moteur 10-1 et montée sur le même arbre que l'induit 102.
Cette petite excitatrice auxiliaire 10f> four nira l'énergie pour une excitation séparée d'un enroulement de champ 107 sur l'excita- trice principale pour les enroulements de champ des machines dynanio-électriques en régénération.
Une résistance 108, qui sera, utilisée pour des buts d'accélération pendant la propulsion, est mise en dérivation sur l'enroulement de champ en série 103 de l'excitatrice 10? et l'induit de celle-ci est relié dans un circuit fermé renfermant les enroulements de champ en série des inachi- ries dynamoélectriques principales, une por tion de la résistance 108 et l'enroulement de champ 103 de l'excitatrice 102. L'effet de freinage peut être amené à varier en faisant varier l'excitation de l'enroulement de champ 107 par le moyen d'un rhéostat réglable 109 intercalé dans ce circuit de champ.
Autre ment, les fonctions sont les mêmes que dans l'installation de la fig. 10.
Installation for the control of dynamoelectric machines serving motor and braking purposes. The object of the present invention is an installation for controlling dyna-electric machines serving motor and braking purposes, such as, for example, electric traction of the braking type by regeneration of current.
According to the invention; dynamo electric machines are combined with connection means for connecting, with a view to braking; at least one of the armatures of the dynamoelectric machines in series with a resistance device in order to form an electric braking circuit, while at least another of the armatures of said machines is arranged to function as an exciter connected with the field windings of all machines in a bypass circuit on the resistance device.
The aforementioned connection means may include an operating coupler for controlling the speed of the dynamo-electric machines during the driving period and the regenerating current during the braking period, which is arranged to be moved by the same successive operating positions. during engine and braking operations.
The accompanying drawing represents, by way of example; several embodiments of the object of the invention for the service of electric traction.
Fig. 1 shows the diagram of the electrical connections of the machines of an embodiment with main coupler and other control devices; Fig. 2 is a simplified diagram of the main electrical connections; Fig. 3 is a simplified diagram of the connections of the machines when they are used for electric braking; Fig. 4 shows the detail of an interlocking device between the handle of the main neck neck, a handle for establishing the propulsion or braking connections and a handle for the reverse gear;
Fig. 5 shows the diagram of the electrical connections of the machines of another embodiment; Fig. 6 shows the driving connection to the first step of the coupler of this second embodiment; Fig. 7 shows the connection of machines of this embodiment for braking; Figs. 8 and 9 are connection diagrams of still other embodiments; Figs. 10, 11 and 12, finally, show connection diagrams of embodiments having a separate dynamoelectric machine for supplying the excitation current to the field windings of the main machines during braking.
Figs. 1, 2, 3 and 4 represent an electric traction installation with four dynamoelectric machines having outputs A1, A = ', A3, A4 and field windings in series FI, Fz, F3, T # 1, whose electrical connections for their operation in series or in parallel, for the driving period or the braking period,
can be realized by means of a main coupler JIC having a series of operative positions. The main coupler 111C is combined with a selector switch SS arranged to cooperate with the main coupler so as to control a switching mechanism to make it establish the braking connections, or motor connections with resistors bypassed on the windings. field in series.
The main inverter RS cooperates with the main coupler JIC. The main coupler 1110, the selector switch SS and the main inverter RS are interlocked by means of an interlocking device shown in FIG. 4, such that the main reverser cannot be operated unless the operating handle of the main coupler is in its open position,
or the selector switch cannot be operated to make the brake or propulsion connections unless the main switch operating handle is in the open position. The arrangement of the parts is further such that branching connections of field windings can only be made by means of the selector switch when the handle of the main coupler is in the series drive position in full or in full parallel drive position. It will be appreciated that the field winding bypass connections are provided to achieve additional speed steps in the series or parallel propulsion operation.
A series of circuit closers 1 to 16 controlled by cams is provided to obtain different steps or degrees of speed in the connections of the main circuit so as to connect the machines in series or in parallel with two machines working as motors in series in each of the parallel branches or in a braking circuit with the use of the dynamoelectric machine with armature A \ 1 and field winding .F1 as a series exciter for the field bearings of the other machines.
The cams for controlling these circuit closers are in practice mounted on a rotary drum, but for clarity of the drawing, they are shown brought into the plane of the drawing. The cam drum is biased towards the position in which the motors are connected in series by means of the springs 17 and 18 and a winding 19 is provided to rotate the cam drum so that an upper row of cams is brought to. act on corre sponding circuit closers to establish parallel motor connections,
while a winding 20 is provided to rotate the cam drum so as to cause a lower row of cams to act on corresponding closers to make connections for braking operation.
A subdivided resistor R1 and a subdivided resistor R2 are intended to limit the current taken by dynamoelectric machines during their operation as motors and resistor R2 is also used to vary the value of the braking current during propulsion operation. . A series of electromagnetically controlled circuit closers 21 to 30 is provided to successively bypass the subdivisions of resistor R ';
likewise, a series of electromagnetically controlled circuit closers 31 to 37 is provided to successively short-circuit the subdivisions of resistor R '. A line circuit closer 38 is intended to establish series motor connections for propulsion and operations. brake line and a line circuit closer 39 is provided to establish parallel connections for propulsion operation. An automatic changeover switch RS 'is intended to be controlled by the main changeover switch RS by means of control electromagnets.
The arrangement of the parts of the installation will be better understood by the description of the operation. As regards the connections of the main machines, reference is made to the diagram in fig. 2 and for the electromagnetic control of the various circuit closers refer to: in fig. 1.
Suppose the parts are in the positions shown in Figs. 1 and 2 and that. wishes to operate machines as engines for propelling vehicles. Suppose also that it is the forward movement for the latter.
Before going into the details of the electrical operation, it is necessary to first explain the interlocking device of fig. 4. This figure shows only the top of the main coupler 111C. The handle 40 of the main reverser RS is shown in the open position and as the handle 41 of the main coupler MC is in the open position,
the pivoting interlock trigger 42 will be released from a notch 43 provided in a cam 48 fixed to the operating handle 41 of the main coupler when the handle 40 of the main reverser is turned to the left to the position indicated by the line F, the hooking tooth of the trigger 42 being withdrawn from the notch 43 so that the handle 41 of the main coupler can be rotated in a clockwise direction.
The handle 44 of the selector switch SS is shown in the position suitable for propulsion operation, although in FIG. 1 the selector switch SS is shown in its open position.
When this handle 44 is turned to the right to the position indicated by line B, connections are made for braking, and when the handle is turned to the left to the position indicated by the line FS, connections are made to bypass them. field windings F 'and F by resistor 45 and the field windings F' and F3 by resistor 46, these two resistors being shown in FIGS. 1 and 2.
A swivel tent 47 provided with a roller cooperating with the eame 48 fixed to the handle 41 of the main coupler is provided to prevent the movement of the handle 44 of the selector switch from one operative position to another, unless that the handle 41 of the main weeping neck is not in certain determined positions. The free end of the trigger 47 cooperates with a disc 49 integral with the handle 44 of the selector switch. It can enter a notch 50 of this disc when the handle 44 of the selector switch is turned to the right to the braking position. An arm 51 of the disc 49 cooperates with a cam disc 52 fixed to the handle 41 of the main coupler.
The arrangement of these parts is such that the handle 44 cannot be turned to the left at the bypass position of the field windings unless the handle 41 of the main coupler is in the full series drive position or paralleling in full.
Suppose that the handle 44 of the selector switch SS in fig. 1 or in the position shown in fig. 4, which is the second operative position, and that the main reverser RS is turned to the left for forward travel.
If the handle 41 of the main coupler MC is turned to the left at the first operative position, the control coil 53 of the automatic change-over switch RS 'and the close control coil 38 will be energized in series with each other. the other by a bypass current taken from a control circuit 54, which, according to the drawing, is separated from the traction trolley circuit 55. The control coil of the closer 21 will also be energized to close the one. here, its circuit being established by the selector switch and by a segment of the main coupler.
The cam drum for controlling the circuit closers 1 to 16 will be in the position shown in fig. 1, since none of the coils 19. 20 is energized. The closing of the electromagnetic control fernie-circuit 38 establishes the series connection of the machines working as bypass motors on the supply circuit, the circuit enclosing the trolley 55, the ferine-circuit 38, the resistor RI, control cam circuit closer 1, resistor R2, cam controlled circuit closer 9, armature .4I,
cam operated close 10, armatures A =, _13, cam driven close 7, series field windings F, F3, cam operated close 12, armature 41, the cam operated circuit closer 14 and the field windings FI, F'I to connect to earth, the other pole of the power circuit. By turning the main neck to the second operative position, closing of the circuit closer 33 is produced, thereby bypassing two subdivisions or sections of the starting resistor RI.
In the third operative position, the closure 31 is closed, thereby bypassing two more subdivisions of the starting resistor RI. In the fourth operative position, the coil of the closer circuit 36 is energized to close the latter so as to short-circuit two more subdivisions of the resistor RI and in the fifth operative position the closer 37 is energized to short-circuit all subdivisions of the starting resistor RI.
In the sixth operative position, the circuit closer 22 is closed to bypass a first sub-division of the resistor R2. It will be remembered that the circuit closer 21 is kept closed owing to the fact that its control coil is energized by the establishment of a contact of the selector switch.
The circuit closers 23 to 30 are commanded to close successively as the main coupler passes through its operative positions 8 to 14, so that in the final position the machines working as motors are connected directly across the power source. power supply with all resistors RI and R = short-circuited. The handle 41 of the main coupler will then be in the position indicated by the line S and the arm 51 of the disc 49 can enter the notch 56 of the disc-cam 52.
The handle 44 of the selector switch can then be moved to the left so as to cause the closing of the circuit closer <B> 57 </B> to enclose the resistor 45 in a bypass on the field windings in series FI, F <B> "</B> and closing the circuit closer 58 to enclose the resistor 48 in a bypass on the field windings F =, F3, At the fifteenth position occurs the wise step of the propulsion connection in series to the propulsion connection in parallel.
In this position of the main coupler, the resistance control circuits 37 and 31 are disengaged and the resistance control close circuit 30 for shorting the resistor R = is also disengaged, thus enclosing the resistors RI, R2. in the circuit of machines working as motors.
The winding 19 for controlling the cam drum is energized so as to produce the opening of the closers 1, 7, 9, 10, 12 and 14 and the closing of the closers 3, 4, 7, 9, 11 , 14 and 1.6 to establish connections in which the armatures _1, r13 and their field windings in series F =, F3 are connected in series with the resistor RI and in which the armatures: 1I, Zh4 and their field windings in series eorresponders FI, FI are connected in series with the resistor RI.
The transfer switch drum is shown with the cams in engagement with the closers in the final positions only, but the sequence in which these closers open and close may follow any suitable practice in common with the step wise. from a series connection to a parallel connection. Line closer 39 is also closed in this position and resistance control circuitry 21, 22 are actuated to close and bypass two subdivisions of resistor R.
One of the circuits in parallel contains the line circuit closer 38 and the resistor Ri, the cam actuated circuit closer 3, the armature AI, the cam actuated circuit closer 11, the armature A4, the cam-controlled circuit closer 14 and the field windings Fi, F4 to connect to earth, the other pole of the supply circuit.
The other of these circuits in parallel contains the line closure 39, the circuit closer 21, the circuit closer 23, the rest of the resistor R ', the cam-controlled fernie 4, the armatures A2 , A3, the cam operated close 7, the field windings F2, F3 and the operated close 16 for grounding.
The resistors R1, R2 are connected in parallel by the fact that the cam-controlled circuit closer 9 is closed, so that each motor circuit in parallel will work at the same voltage regardless of variations in resistance between Ri and R2. In the sixteenth operative position, the circuit closer 34 is actuated to close and bypass a portion of the resistor Ri and the circuit closer 23 is actuated to close and bypass a subdivision of the resistor R2 . At the seventeenth position,
the closer 35 is actuated to close and short-circuit a subdivision of the resistor R1. In the eighteenth position, - the circuit closer 25 is actuated to close and bypass a subdivision of the resistor R '. The short-circuiting of a subdivision of each of the resistors R \, R continues with the steps of the successive movement of the main coupler until the handle 41 of the latter is in the last or twenty-fourth position operative indicated by the line P.
In this final position, the driving machines will be connected, two by two in series, in groups of two in parallel and directly to the poles of the supply circuit. In this position of the handle 41 of the main coupler, the trigger 51 is able to enter the notch 59 of the disc-caine 52 of the main coupler so that the handle 44 of the selector switch can be turned.
born to the left so as to produce the closing of the circuit closer 57 to enclose the resistor 45 in a branch circuit on the field windings Fi, F4 and the closing of the close circuit 58 to enclose the resistor 46 in a circuit of branch on field windings P2, F3. An additional, increased speed running position is thereby determined.
If you now want to stop the propulsion and switch to braking by recovery and energy returns to the supply circuit, the main coupler will first be returned to its open position so that the selector switch handle 44 can be turned to the right to establish brake connections. With the selector switch turned to the right, the control winding 20 of the cam drum is energized to move the latter so that the lower cam set produces the closing of the closers 2, 3, 5, 6, 8, 10, 13 and 15 and the opening of those previously closed.
One end of the trigger 47 associated with the selector switch is thus caused to engage in the notch 50 of the cam disc 49, whereby the trigger 47 will be maintained in a position such that the handle 41 of the main coupler cannot be moved beyond the full series connection position. When the full series connection position is reached, the roller at the other end of the trigger .47 hits the nose 60 of the cam 48 and prevents the handle 41 of the main coupler from being turned any further into the trigger. clockwise movement.
When the main coupler is moved to its first operative position, the trigger roller 47 slips from the boss of the cam 48 and allows the other end to hook onto a protrusion in the notch 50 of the disc 49. It does so. The handle 44 is locked in such a way that the latter can be returned to position IV, with the exception of the case where the handle 41 is in the open position.
The line circuit closer 38 is also closed and the armatures 41: 1 = and 43 are connected in series with the resistor R1 and a compensation resistor 61 to the poles of the supply circuit, the circuit containing the circuit closer 38, the resistor R ', the cam actuated circuit closer 3, the armature 4', the cam actuated fernie-circuit 10, the armatures .42, -43, the fei-me-circuit with control by cam 6 'and resistor 61 to connect to earth.
The field bearing F4 is shunted by resistor R-, resistor 62 and resistor 61, this circuit continuing from the left terminal of field winding F4 through the cam operated shut-off 2 , resistor 62, resistor R =, the camcontrolled circuit 5 and resistor 61 to the right terminal of the field rolling F4. The A4 armature is connected in a closed circuit with the field windings of all the machines,
this circuit going from the left terminal of the armature ± 4 through the cam-controlled circuit closer 13, the field winding to series F ', the field rolling to series F4, the resistor 61 , cam operated close 5, resistor R =, close 21, cam operated close 8, field windings in series F =,
<B> 771 </B> and the circuit closure â. cam control 13 to terminate at the right terminal of armature 44, so that the armature acts as an exciter for the field windings of all machines.
The circuit connections established during braking will be clearly understood by examining fig. 3, although it should be remembered that the connections of fig. 3 are those established at an intermediate position of the main coupler, in which the resistor R 'has been short-circuited and in which the resistor R2 has been caused to go to increase the braking current.
Note that in this connection, resistor 61, which is called a compensation resistor, provides a common path for the field current of the portion, functioning as an exciter, of the dynamoelectric machines and the path of the current which is returned to the circuit. power supply, which passes through the _-V, <B> A \ </B> and -41 armatures.
When the handle of the main switch is moved to the second operative position, the circuit closer 33 is actuated to close and bypass a subdivision of the resistor R '. In the third position, the circuit closer is actuated to close and bypass two subsequent subdivisions of the resistor.
In the fourth position, the circuit closer 36 is actuated to close and short-circuit two more subdivisions of resistor R 'and in the fifth position, the circuit-closer 37 is actuated to close and bypass the circuit. terminal subdivision of resistance RI. It will be noted that the resistor R1 will be short-circuited step by step just as it was during the driving period with series connection.
The armatures A1, 4 =, 43 will then be directly connected to the poles of the supply circuit, in series with the compensation resistor 61.
The braking current will then be controlled, either increased or decreased, and caused to vary in any desirable manner by the control and excitation of the dynamic electric machines. This is accomplished between the fifth and fourteenth position of the main weeping neck. Suppose we want to increase the excitement of the machines. This effect can be obtained by bringing the main coupler to the sixth position, thereby actuating the close circuit 22 to cause it to bypass a subdivision of the resistor R =.
When the main coupler is moved to the seventh position, the control coil of the closer 21 is energized and that of the closer 23 is energized, so that the closure 21 opens and the closure 23 closes.
This will have the effect of making the adjustable connection shown in fig. 3 between the left terminal of field winding F2 and resistor R2. It will be noted that the current flowing through the field rolling T4 of the armature A4, excitatory form, of the dynamoelectric machines is caused to vary in correspondence with the difference on the one hand,
between the voltage drop across resistor 61 and that of the subdivisions of resistor R "which is determined by the position of the variable connection with the resistor, and on the other hand, between the voltage drop across the remainder of resistance R2 and resistance 62.
It will also be understood that the variable connection with the resistor R2 is made by means of the circuit closers 21 to 30, that, as the handle 41 of the main coupler is moved step by step in the direction of clockwise movement. -shows, the circuit closers controlling the resistor R2 will be closed successively and that; when a circuit closer closes, a previously operated circuit closer is caused to open.
This has the effect of moving the point of connection with the resistor to the right or to the left, depending on the direction in which the handle 41 of the main coupler is moved. In general, movement of the main coupler clockwise will increase the braking effect by increasing the voltage drop across the armature F4 field winding. - exciter, increasing the current in the closed excitation circuit.
The resistor 62 will never be short-circuited, thereby preventing the intercalation of the armature A4 and the field windings F ', F2, F3 in a local closed circuit of such a low resistance that an excessive current would flow through it. this circuit.
It can be seen from the foregoing that during electric braking, the main coupler is operated in the same way as in the case of maneuvering during the driving period with series connection and that the resistor R2 is caused to vary according to the same steps during braking than during propulsion. It can also be seen that the same electromagnetically controlled circuit closers which control the starting resistors during propulsion also control them in order to vary the braking effect.
Due to these arrangements which provide great advantages, the braking described by regeneration determines the elimination of a large number of complications which generally exist in current regenerative braking installations.
The braking current setting is inherent in the connections. Suppose that the potential of the power source suddenly drops, as is often the case in electric traction installations. There will then be a momentary increase in current in the armatures A ', A2, A3 and resistor 61, which will cause a greater potential drop across this resistor 61 and thereby decrease the voltage drop across. of the field winding T4 of the exciter part. The exciter thereof will, therefore, be reduced when the current through resistor 61 increases.
This in turn will reduce the current flowing through the fields F ', F2, F3, thereby reducing the generated potential of the dynamoelectric machines and compensating for the variation in the potential of the trolley circuit. It is understood that the effect of reducing the excitation of dynamo-electric machines is substantially equivalent to the tendency thereof to supply a greater amount of current to the power supply circuit than is desired.
It will also be noted that, as it is only the field winding FI of the exciter part which is shunted by a resistance, the compensating action is particularly rapid; Whereas the inductance of the field winding T4 is low compared to the total inductance of the closed circuit.
Note also that the current direction in the field windings of dynamoelectric machines during braking is the same as that during propulsion and that the excitation current only passes through the field windings of the machines and the machine. A4 excitation reinforcement. This is a particular advantage because the armature of machines which acts as an exciter can be fully charged without having to conduct any of the regenerated current, and similarly the field windings of the machines will regenerate it. tion only conduct the excitation current.
As a result, both the field windings and the armatures of all machines are capable of being fully loaded, if desired, without the braking effect being limited to a low value by. As a result of the fact that some of the machines are required to conduct both the excitation current and the regenerated current. It will also be appreciated that no relays, motor driven rheostats, etc., are needed to provide the proper braking characteristics, since these are inherent in making the connections.
It will also be noted that the compensatory action with respect to changes in the line voltage increases as the field of the exciter part weakens and the speed of dynanro-electric machines increases. This is also a great advantage, since the tendency to spit sparks at their collectors is always greater for low fields and high speeds in machines which work as motors for a period of time and as generators in view of 'electric braking for another period of time.
The electric traction installation of fig. 5 makes it possible to achieve electric braking that is more desirable in certain circumstances than that which has just been described. For the sake of simplicity, it is shown established for walking in one direction only and for motor operation with series connection only, and the main coupler is shown here also established so as to directly control the speed of the machines during operation. propulsion and braking current during braking, although remote control, ie through electromagnetically controlled circuit closers can also be applied.
The four machines whose armatures are shown in 63, 64, 65, 66 and the field windings in series at <B> 67, </B> 68, 69, 70, are controlled by means of a main coupler 71 with which is combined a selector switch 72, the first position of which establishes the motor connections and the second the braking connections.
Assuming that the selector switch 72 has been turned to the left to the first operative position, to which series motor connections are established, and that the main coupler 71 is turned to the right to the first operative position, we will have the machines Dynainoelectric connected in series across the power supply circuit, as shown in fig. 6, the closed circuit contains the trolley 73, the segments of the coupler 71, the resistor 74, the segment 75 of the selector switch, the segment 76, the segment 77 of the coupler 71, the larger portion of the resistor 78, the segment 79 the selector switch 72, the segment 80 thereof,
armatures and field windings of machines in series to connect to earth. The resistors 74, 78 will be switched off according to a series of successive steps of substantially equal resistance values as the coupler is moved to the right by its successive operating positions. The machines working as motors will thereby be connected directly in series across the supply circuit for full motor operation in the subsidiary position of the coupler.
Suppose now that we want to make the machines work as generators for braking. The coupler 71 will first be turned to the left to its open position. Then, the selector switch 72 will be turned to the left to its second operative position for establishing the brake connections.
When, then, the coupler 71 is turned to the right to the first operative position, in the same way as during propulsion, the dynarno-electric machines will be connected to the power source so as to function as electric braking generators and them. connections will be established as shown in fig. 7, in which the resistor 78 is connected in a branch circuit on the series field winding 70 of the part, forming the exciter of dynamoelectric machines and where the exciter armature 66 is connected in a closed loop connected with the windings of field of all machines.
The connections made in the first position of the coupler are as follows: The armatures 63, 64, 65 are connected in series across the supply circuit in series with part of the resistor 78, the circuit starting from the trolley 73 and containing the resistor 74, the segment 75 of the selector switch, the segment 81 thereof, the armatures 63, 64, 65, the segments 82, 83 of the selector switch, the coupler segments, the segment 77, the larger portion of resistor 78, segment 79 and segment 84 to go to ground. The branch circuit on the field winding 70 of the exciter is as follows: Starting from earth, it contains segments 84, 79, total resistance 78, segment 85 and segment 86 to meet at the left terminal of the field winding 70 of the exciter.
The closed circuit in which the exciter-armature and the series field windings of the other machines are located can be traced as follows: from the left terminal of the exciter-armature 66 through segments 82, 83 of the selector switch , segment 87 of the coupler, segment 77 thereof, the largest portion of resistor 78, segment 79 of the selector switch, segment 84 at the right terminal of the field winding 70 of the 'exciting. The current passing through the excitation armature will therefore have the opposite direction to that for the propulsion period.
When the coupler is moved to the right by its successive operative positions, it will produce a variation of connection between the left terminal of the armature-exciter 66 and the resistor 78. In this figure, as in fig.1, 2 and 3, the excitation of the field winding 70 of the exciter responds to the difference between the drop in potential across the right-hand portion of resistor 78 and the drop in potential across the portion. of this resistance. It will be noted that this installation has many common Cree features with the installation of figs. 1, 2 and 3.
The regenerating current passes through the right-hand portion of resistor 78 and through armatures 65, 64, 63, but does not pass-neither through the field winding, of the exciter, nor through the field windings 67 , 68, 69 machines in regeneration. It will also be noted that only the excitation current, passes through the exciter and the field windings 67, 68, 69, but that there is a common path for the regeneration current and the excitation current through the right portion of resistance 78. In this way,
the regeneration current can be judiciously controlled by moving the variable connection point (movable socket) back and forth along resistor 78, and the portion of this resistor which is enclosed both in the circuit of regeneration and in the excitation circuit provide a means for providing compensation for changes in line voltage. It will also be noted that the coupler 71 passes through the same operative positions during the braking operation as during the driving operation.
Fig. 8 shows yet another embodiment of the installation. It is not necessary to repeat the description of the connections made by the main coupler and by the selector switch. Resistor 88 is bypassed on all field windings of dynamo-electric machines and the armature 89 and field winding exciter 90 is connected in a local circuit with the Cree field windings series 91, 92, 93 of the other machines by means of a mobile socket 94 on the resistance 88.
This arrangement, while giving braking characteristics that are desirable in certain circumstances, has the disadvantage that the compensating effect due to variations in the line potential is not so rapid as in the installations described above. , because resistor 88 is bypassed on the series field windings 91, 92, 93, 90 of all machines. The inductive effect of all of these series-connected field windings will substantially delay the compensation effect, but the end result will be substantially the same as in the embodiments described above.
Fig. 9 shows an embodiment similar to that of FIGS. 1, - 2 and 3, except due to resistance 95 which corresponds to resistance 61 of fig. 1, 2 and 3 is shunted or bypassed by two resistors 96, 97. The latter allow variations in the braking characteristics for dynamoelectric machines which are slightly different from those obtained in the installation of FIGS. 1, 2 and 3. Otherwise, the operation is similar to that of this installation.
In certain circumstances, a sufficient braking effect may not be obtained by using one of the dynanioelectric machines as a series exciter for the field windings of the other machines. Figs. 10, 11 and 12 show embodiments which take these conditions into account.
Fig. 10 is substantially the same as FIG. 7, except that a separate dynamo-electric machine with armature 98 and field winding in series 97 is provided to provide the excitation power for the machines during braking.
The series cry field winding of this machine is shunted by means of a resistor 99 which is part of the starting resistor during motor operation and this separate exciter is connected in a closed circuit with the field windings of the machines. the same way as the exciter in fig. 7 is connected in a closed circuit with the field windings of the machines. This exciter will be controlled in a suitable manner, preferably by the load, although it can also be actuated separately, if desired.
This exciter can also be used as a drive motor.
Fig. 11 shows a connection diagram similar to that of FIG. 3, as regards the braking connections, except that a separate exciter having an armature 100 and a series field winding 101 is provided to supply the excitation energy to the dyno-electric machines.
Fig. 12 shows an installation so milaire to that of FIG. 10, except that the exciter having an armature 102 and a series field winding 103 forms part of a motor-generator having a shunt winding motor, 104,
which receives energy from the power supply circuit 10J. The excitation energy for the exciter of this installation is also supplied by means of a small auxiliary shunt wound exciter 106 controlled by the motor 10-1 and mounted on the same shaft as the armature 102.
This small auxiliary exciter 10f> furnishes the energy for separate excitation of a field winding 107 on the main exciter for the field windings of regenerating dynanio-electric machines.
A resistor 108, which will be used for acceleration purposes during propulsion, is bypassed on the series field winding 103 of the exciter 10? and the armature thereof is connected in a closed circuit enclosing the series field windings of the main dynamoelectric inachirias, a portion of the resistor 108 and the field winding 103 of the exciter 102. The braking effect can be varied by varying the excitation of the field winding 107 by means of an adjustable rheostat 109 interposed in this field circuit.
Otherwise, the functions are the same as in the installation of fig. 10.