Dispositif de démarrage de moteur à courant continu. La présente invention se rapporte à un dispositif de démarrage de moteur à courant continu. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part, un induit à col lecteur et, d'autre part, des balais frottant sur ce collecteur, ces organes étant animés d'un mouvement de rotation relatif, l'induit ayant son circuit magnétique fermé par une couronne de fer feuilleté et étant intercalé dans le circuit du moteur à mettre en marche.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, des formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Considérons un induit de dynamo à cou rant continu dont le circuit magnétique est fermé par une couronne de fer feuilleté, cette couronne pouvant soit être entraînée par l'induit, soit rester immobile quand cet induit tourne. (Dans le cas d'un anneau genre Gramme, le circuit magnétique peut être fermé par exemple par des bras diamétraux. Si on envoie un courant continu à travers cet induit et si, en même temps, on le fait tourner rapidement, on observe que ce dis positif se comporte comme une résistance dont la valeur augmente avec la vitesse.
Autrement dit, ce dispositif placé en série avec un récepteur quelconque dans un circuit à courant continu peut servir à limiter le courant à travers ce récepteur; un voltmètre branché en dérivation aux bornes d'un pareil induit indique une tension qui croît d'abord à peu près linéairement avec la vitesse et qui finit par équilibrer sensiblement la ten sion du réseau sitôt qu'une certaine vitesse est atteinte. C'est ce qu'indique la courbe de la fig. 1. Nous appellerons cet. appareil un "démarreur inductif(E.
Démarrage <I>simple.</I> Pour réaliser le dé marrage simple d'un moteur, on commence par lancer le "démarreur inductif" à une certaine vitesse, de façon qu'il soit susceptible d'opposer au passage du courant une résis tance considérable, puis on l'introduit dans le circuit du moteur qu'il s'agit de faire démarrer (ou bien, le démarreur inductif et le moteur étant couplés en série dans le cir cuit, on ne lance le courant dans le moteur qu'il s'agit de faire démarrer, que lorsque le démarreur inductif, tourne à une certaine vitesse). Ensuite on ralentit progressivement le démarreur inductif de façon à faire dimi nuer la résistance qu'il oppose; le courant augmente alors à travers le moteur qui dé marre.
Enfin, quand le démarrage est terminé, on élimine le démarreur inductif du circuit, de sorte que le moteur se trouve alimenté directement sous la tension de la ligne.
La fig. 2 est un schéma permettant de réaliser ce démarrage d'une faon simple. On emploie dans ce but un contrôleur composé de deux cylindres Ci et Cz montés sur le même axe (et pouvant éventuellement être réunis en un seul). Au cran 1, le courant venant de la ligne Ls est appliqué à un petit mo teur auxiliaire m, à travers quelques éléments de résistance rh., de façon à produire le dé marrage de ce petit moteur auxiliaire qui sert à entraîner le "démarreur inductif".
Les résistances rh se trouvant progressivement éliminées au fuir et mesure que l'on tourne le contrôleur, et au cran 3, le petit moteur se trouve couplé directement entre la ligne L2 et la terre Ta ; il-tourne donc à une vi tesse maxima ainsi que le démarreur in ductif d. Si celui-ci vient à être inséré dans le circuit In Ti il y produira l'effet d'une ré sistance élevée. On peut donc coupler le moteur M sans danger, c'est ce qui est fait au cran 4: le courant passe de la ligne Li à travers M, puis à travers<I>d</I> et retourne à la terre Ti.
Au cran 5, le circuit du moteur auxiliaire m se trouve fermé sur rh., ce petit moteur travaille alors en générateur sur<I>rit,</I> donc il est freiné et il ralentit, ainsi que d; la résistance opposée par d au passage du courant diminue peu à peu ce qui fait dé marrer<I>M.</I> Quand<I>d</I> est complètement arrêté, il se trouve mis hors circuit au cran 6.
Pour comprendre tous les avantages du procédé, il convient de remarquer que: 1 Le moteur m sert seulement à vaincre les frottements et l'inertie de d pendant la période du lancement, il est donc peu volu mineux et n'absorbe que peu de courant, donc son rhéostat rla se réduit à peu de chose et ne consomme que très peu d'énergie, et pendant peu de temps. 2 Le démarreur d n'est en circuit que pendant un temps très court, donc ses enroulements peuvent supporter une densité de courant très élevée. Par suite le volume et la masse de d se réduisent à peu de chose, ce qui se répercute sur la force du moteur ni.
3 Le démarrage est absolument progressif et sans-à-coup. En choisissant convenablement la valeur de rh, on peut faire ralentir<I>d</I> plus ou moins rapidement, donc faire démarrer le moteur principal M avec une accélération plus ou moins élevée.
4" Ce démarrage s'effectue sans perte d'énergie appréciable, sans échauffement.
5 La manaeuvre à effectuer se réduit à la rotation d'un tambour portant un petit nombre de crans.
Pour favoriser la commutation, comme la self-induction des sections mises en court- circuit par les balais produirait des étincelles, ont peut employer des connexions résistantes entre l'induit et le collecteur comme dans les moteurs monophasés; on peut aussi em ployer deux ou plusieurs enroulements en parallèle (fig. 3) et se servir de balais spé ciaux présentant une grande résistance trans versale et composés de lamelles d'inégales résistances pi et _p2; les plus résistantes se tournant de préférence à l'extérieur (ou en core des lamelles de même résistance s6pa- rées par une couche d'une substance médio crement conductrice).
De cette façon, le courant de court-circuit dans une section de l'induit se trouve à peu près étouffé.
Coupda,,ge <I>série</I> parallèle. Le couplage "sé- rie parallèle" peut également s'effectuer par une méthode analogue consistant à lancer un démarreur inductif à grande vitesse et à l'intercaler dans le circuit des moteurs cou plés en série, puis à l'éliminer quand le dé marrage sur la position "série" est terminé; ces opérations sont ensuite répétées avec les moteurs couplés en parallèle.
La fig. 4 représente un schéma permettant d'effectuer le couplage "série parallèle" sans interrompre le courant, ni l'effort de traction en réalisant une combinaison analogue à celle connue des techniciens sous le nom de com binaison du "pont". On emploie dans ce but deux démarreurs inductifs di et d2 (ou mieux un seul démarreur inductif muni d'un double enroulement et de deux collecteurs).
Il est facile de suivre les opérations sur la figure Entre le cran 0 et le cran 1, le moteur auxiliaire in, solidaire de dl et de d2, est mis en route par le courant de la prise de ligne Ls qui passe d'abord par le rhéostat rh, puis directement. Au cran 1, les moteurs principaux Mi et M2 se trouvent couplés en série entre la ligne Li et la terre T2 avec interposition des démarreurs inductifs di et d2 qui, étant en pleine vitesse, limitent le cou rant. Entre 1 et 2, le moteur auxiliaire an se trouve freiné (son circuit étant fermé sur rh) puis arrêté.
Le courant du circuit principal augmente alors dans Ml et .1V12 qui démarrent. Au cran 2, di et d2 sont éliminés et les mo teurs principaux sont couplés directement en série entre la ligne Li et la terre Tz. Entre 2 et 3, il ne se produit aucun changement dans le circuit des moteurs principaux 1111 et M<I>2,</I> mais le moteur auxiliaire in et avec lui les démarreurs di et d2 sont de nouveau relancés. Entre 3 et 4, le moteur auxiliaire m, di et d2, se trouvent en pleine vitesse, donc di et d2 sont de nouveau susceptibles de créer un obstacle au passage du courant.
Au cran 4, un premier circuit principal est établi comprenant la ligne Li, le moteur principal Mi, le démarreur inductif di et la terre Ti; de même, un deuxième circuit prin cipal est établi comprenant la ligne L2, le démarreur d2, le moteur T12 et la terre T2; les deux moteurs Mi et 312 se trouvent donc en parallèle, les- démarreurs restant en pleine vitesse; donc avec tout leur effet de self.
Au cran 5, le courant est coupé dans le petit moteur auxiliaire<I>in,</I> puis entre 5 et 6, ce petit moteur se trouve de nouveau sur son rhéostat rh, il s'arrête donc, de sorte que les démarreurs di et d2 qui s'arrêtent aussi, cessent de s'opposer au passage du courant et que les moteurs principaux 1v11 et 11T2 se trouvent chacun directement sous la tension de la ligne. Au cran 6, di et d2 sont éli minés.
Il est à remarquer que au cran 4, où l'on passe de "série" à "parallèle" il n'y a pas interruption de courant, parce que les bandes conductrices du cylindre correspondant à la position "série" sont prolongées un peu au delà de la ligne 4, 4' et que celles qui correspondent à la position "parallèle" com mencent un peu avant cette ligne 4, 4'.
Il est bien entendu que des variantes peuvent être apportées à ces dispositifs, tant pour le démarrage simple que pour la "série parallèle" sans changer l'objet de l'invention: par exemple, les moteurs auxiliaires peuvent être alimentés par un circuit local au lieu de recevoir le courant de la ligne<B>;</B> la fer meture et l'ouverture des circuits peuvent être réalisées par des contacteurs commandés par des contrôleurs auxiliaires ete.
Réglage <I>de vitesse.</I> Les démarreurs induc tifs peuvent remplacer les résistances em ployées pour shunter les inducteurs des moteurs. En agissant. sur la vitesse du petit moteur auxiliaire qui les entraîne, on fait varier leur résistance apparente, ce qui permet d'obtenir toute une gamme de vitesses pour les moteurs de traction. Comme la ten sion aux bornes des inducteurs est toujours faible à côté de la tension totale et que ces appareils ne dérivent qu'une partie du cou rant, les dimensions des appareils employés peuvent encore être très réduites. On peut employer les mêmes que pour le démarrage et les contrôleurs précédemment décrits peu vent être munis de quelques touches sup plémentaires dans ce but, sans qu'il soit besoin d'y apporter de sérieuses modifi cations.
<I>Récupération.</I> Un dispositif connu pour la récupération dans les descentes consiste à exciter les inducteurs des moteurs de traction par une petite dynamo. On peut évidemment intercaler un des appareils précédemment dé crits dans le circuit des inducteurs des mo teurs de traction, ou encore dans le circuit des inducteurs de la dynamo qui sert à les exciter, pour régler la récupération, -Mais le problème le plus délicat est celui de la ré cupération au moment de l'arrêt d'un véhi cule. Les démarreurs inductifs se prêtent parfaitement à la solution de ce problème.
Considérons, par exemple (fig. 5), un véhicule à quatre moteurs, les induits de ces moteurs h ra -1s 14 sont couplés en série entre la ligne<I>L</I> et la terre<I>T,</I> tandis que leurs in ducteurs Fi E#, E3 E4 sont excités par une petite dynamo a (supposée entraînée par un moteur à vitesse constante non représenté). L'inducteur e de cette dynamo est alimenté par une batterie b avec interposition d'un des démarreurs inductifs d.
Cet appareil est en liaison synchrone avec une des roues du véhicule R (cette liaison synchrone peut être réalisée au moyen d'engrenages, ou par un procédé absolument quelconque). Le dispositif est agencé de façon que d travaille dans la première partie de sa courbe caractéristique (fig. 1), c'est-à-dire de telle sorte que sa ré sistance apparente soit proportionnelle à sa vitesse.
Dans ce cas, au début de la période du freinage en récupération, la vitesse du véhicule étant encore élevée d tourne rapi dement, de sorte que l'excitation de a est assez faible, puisque d oppose une résistance élevée au courant de la batterie b qui ali mente les inducteurs e de la dynamo a, par suite les moteurs de traction fonctionnant en générateurs sont peu excités, et bien qu'ils soient couplés en tension, la tension totale à leurs bornes peut être aussi voisine que l'on veut de la tension du réseau. Au fur et à mesure que le train ralentit, les moteurs de traction fonctionnant en générateurs ra lentissent et la tension qu'ils développent baisserait si leur excitation n'augmentait pas automatiquement.
Cette augmentation d'exci tation est justement produite par la diminu tion de vitesse de d, qui en tournant de moins en moins vite oppose une résistance de moins en moins grande au courant qui traverse l'inducteur e de l'excitatrice a. En d'autres termes, la tension de l'excitatrice a augmente au fur et à mesure que le véhicule ralentit, ce qui maintient constante la tension développée par les moteurs de traction tra vaillant en générateurs pendant une grande partie de la période d'arrêt. Quand la vitesse est tombée à une certaine valeur, on coupe le courant dans le circuit principal: Au lieu d'introduire l'appareil d produi sant la chute de tension inductive dans le circuit d'excitation de l'excitatrice, on peut évidemment l'insérer dans le circuit des in ducteurs des moteurs de traction.
Enfin pour réaliser toutes les opérations décrites précédemment: démarrage, couplage, "série-parallèle", shuntage des inducteurs, récupération, au lieu d'employer un appareil ayant des enroulements tournants et des balais fixes, on peut se servir d'un appareil ayant des enroulements fixes et des balais tournants (fig. 6).
Dans ce cas, les balais tournants<B>fi</B><I>fi' f 2</I> f2' sont reliés à des bagues tournantes ti et 12 auxquelles le cou rant est amené par d'autres balais fixes gi et g2. Comme l'inertie du système est très faible, chaque fois qu'il s'agit de le ralentir pour effectuer un démarrage, au lieu de faire travailler le moteur auxiliaire en générateur sur une résistance comme précédemment, on alimente ce moteur auxiliaire à potentiel dé croissant par introduction progressive de ré sistances.
En tous cas, les courbes caracté ristiques de l'appareil (variation de résistance apparente en fonction de la vitesse) sont absolument les mêmes, et il n'y a rien de changé quant au principe de l'invention.