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PERrECTIOI'1TS AUX GROUPES ù3ùERàTEVBs EL3aTmQU3s A I\IO'1!EUR DIESEL
Cette invention est relative aux groupes électriques à m diesel à charge variable plus particulièrement -mais non exclusivement- u en traction- Dans de tels groupes, il est de considérable importance que sance du diesel soit maintenue substantiellement constante quelles que sa variations dans la charge et la vitesse des moteurs électriques alimentés vention prévoit un système comparativement bon marché, précis , sûr, de m souple sans balancement et qui est capable de supporter de larges variati d'excitation sans ennuie de commutation.
Suivant l'invention, un système teur comprenant une dynamo génératrice est accouplé à un moteur diesel, 1 ratrice ayant des dispositifs d'excitation permettant d'imposer une carac que définie au courant d'induit et comprenant un enroulement connecté ave
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indirectement par l'arbre du moteur diesel, pour produire un voltage qui varie dans une mesure comparativement large pour répondre aux variations de vitesse du moteur, cet enroulement créant une excitation qui détermina la valeur de la caractéristique du courant d'induit de la génératrice et agissant de telle sorte qu'à une variation de vitesse du moteur, le courant de la génératrice est amené à varier dans le même sens et que la courbe courant-voltage de celle-ci ait de ce fait la faune approximative d'une hyperbole équilatère.
La génératrice principale adoptée peut titre une génératrice ordinaire à courant continu, auquel cas on peut adopter une génératrice du type Kraemer, c'est-à-dire ayant un enroulement de champ shunt, un enroulement de chat série antagoniste (démagnétisant) et un enroulement de champ excité séparément, pendant qu'un autre enroulement de champ est alimenté par la dynamo régulatriceUn accroissement de la facilité de "réponse" rapide du système peut être obtenue en alimentant ce dernier enroulement par la dynamo régulatrice agissant en opposition avec une source à tension substantiellement constante,
par exemple une génératrice shunt ayant une caractéristique plus saturée que la dynamo régulatrice et entraînée par le même arbre* Une telle génératrice saturée peut être enployée pour exciter l'enroulement séparé de la génératrice principale- :En variante, la génératrice principale peut *être une métadyne génératrice avec enroulement variateur relié à la dynamo régulatrice- Un tel enroulement peut 'être un enroulement variateur secondaire, c'est-à-dire disposé suivant l'axe des balais secondaires et peut titre alimenté par une dynamo régulatrice shunt ou série- Un accroissement de réponse du système peut, dans ce cas,
être aussi obtenu en alimentant l'enroulement variateur par une dynamo régulatrice agissant en opposition avec une source à voltage substantiellement constant par exemple la génératrice qui fournit le courant à voltage constant à la métadyne laquelle peut avoir un enroulement variateur primaire disposé suivant l'axe des balais primaires et connecté aux balais secondaires, qui alimentent les moteurs.
La métadyne génératrice peut avoir plusieurs autres réalisations, campra- nant par exemple des métadynes génératrices sans primaire à voltage constant! voir le brevet belge 402.692 du 19 Avril 1934 pour la dascriptian d'une métadyne génératrice, machine similaire à une métadyne transformatrice mais disposée pour produire de l'énergie électrique par rotation de son arbre au lieur de fournir strictement l'énergie par transformation de celle fournie au circuit primaire ,
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comme c'est le cas dans la métadyna transformatrice*
Puisque, avec la caractéristique hyperbolique, le courani indésirablement élevé aux bas voltages, des moyens doivent 'être rechercl limiter le courant, par exemple,
un relais sous la dépendance du courani daire est employé qui agit sur l'admission du moteur diesel quand le cov excède une valeur donnée- Un tel relais peut être aussi excité avantagea par le courant de la régulatrice:
La valeur de l'énergie fournie par le diesel, autrement c peut être modifiée en faisant varier la vitesse critique de la dynamo ré par les moyens variés désignés par se. par exemple, en changeant la rési d.u circuit de champ d'une dynamo régulatrice à excitation shunt ou du ci principal d'une dynamo régulatrice à excitation série.
puisque le courant régulateur doit varier suivant les Drd de la caractéristique hyperbolique définie plus haut, une économie peut faite dans la taille de la dynamo régulatrice en prévoyant la génératrie une caractéristique qui, en l'absence d'une dynamo régulatrice, approche l'hyperbole de sorte que le courant dans l'enroulement régulateur additi a seulement à produire la différence entre une telle caractéristique et bole désirée-
Faisant référence aux figures, on voit en 1 et 2, les com électriques de deux variantes suivant l'invention, dont les figures 3 et donnant les diagrammes de fonctionnement, les figures 5 et 6 étant deux variantes complémentaires de l'invention.
Dans la figure 1, l'induit de la métadyne génératrice est qué en 1, accouplé par l'arbre 2 au moteur diesel non figuré* Les balais condaires b et d de la métadyne sont reliés à la charge représentée par t moteurs de traction 3, 4,5 d'uns groupe de traction diesel électrique- 1 balais primaires a et ,Ç, de la métadyne sont alimentés par l'induit d'une ratrice shunt 6 dont l'enroulement de champ est 7.
Cette génératrice 6 e accouplée avec l'induit de la métadyne 1 laquelle porte un enroulement va teur 8 connecté aux bornes des balais secondaires b et d et agissant dans direction des balais primaires a et C pour permettre à la métadyne de fon ner an génératrice de la manière exposée au brevet 402.692 du 19 Avril 19,
Suivint la présente invention,
une dynamo régulatrice 9 es
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aussi accouplée à l'arbre 2 et est disposée pour alimenter l'enroulement variateur secondaire 10 de la métadyne' La dynamo régulatrice 9 porte un enrou- lement shunt II et est prévue pour être a excitation critique à la vitesse à laquelle il est désiré que fonctionne le moteur diesel* L'enroulement 10 est connecté en série à la fois avec la dynamo régulatrice 9 et la génératrice 6 alimentant la métadyne, les voltages de ces deux machines étant prévus pour s'opposer l'un à l'autre.
La génératrice 6 a une caractéristique plus saturée que celle de la dynamo 9 et par ce moyen une réponse rapide du système aux changements de vitesse de l'arbre 2 est obtenue, puisque l'enroulement 10 est excité en fonction de la différence de voltage entre la dynamo régulatrice 9 et une source à voltage substantiellement constant qui est la génératrice 6 à enroulement shunt. Ainsi, dans le fonctionnement du système décrit, quand l'arbre 2 tourne à la vitesse désirée qui est celle du moteur diesel, l'enrou- lement 10 n'est traversé que par un très faible courant- Une variation dans la vitesse de l'arbre cause seulement une faible variation dans le voltage de la machine 6, mais une comparativement grande variation dans le voltage de la dynamo régulatrice 9.
En conséquence , un courant dont les variations d'intensité peuvent être importantes, circule entre les induits 6 et 9 et dans l'en- roulement 10, courant dont le sens dépend de la variation de vitesse de l'arbre au-dessus ou au-dessous de la vitesse désirée. Une relativement grande variation dans l'excitation de cet enroulement est ainsi causée d'où une variation correspondante dans le courant secondaire de la métadyne par laquelle l'effet de règlage désiré est obtenu, et l'arbre 2 est maintenu à une vitesse substantiellement constante, pour laquelle le moteur diesel, dans l'hypothèse d'une consommation constante de combustible, fonctionne à une puissance subs- tantiellement constante.
;La fig.3 montre la caractéristique obtenue par l'emploi du système décrit; la charge, c'est-à-dire le courant pris par les moteurs 5, 4, 5 et fourni par le circuit secondaire de la métadyne I, est portée en ordonnées pendant que le voltage secondaire de la métadyne, c'est-à-dire le voltage aux bornes des balais ± et d et par conséquent le voltage aux bornes de la charge constituée par les trois moteurs, 3, 4,5, est porté aux abscisses.
La courbe 1 qui est la caractéristique courant-voltage obtenue suivant l'invention, est
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approximativement une hyperbole équilatère- La différence antre la cour et une vraie hyperbole équilatère est due au fait que le système suivant vention, comme il est évident, doit tenir compte des pertes dans le ses générateur, pertes qui varient avec la voltage fourni aux moteurs 3, 4
Le courant circulant dans le circuit de la dynamo régulatr et l'enroulement de champ 10 de la métadyne doit varier avec l'ordonnée courbe 1 de la Fig.3.
et, afin de réduire ce courant, et par là de rédu taille de la dynamo régulatrice, la métadyne 1 peut porter certains arr ments d'excitation par lesquels, en supposant qu'elle fonctionne sans d, régulatrice et sans enroulements variateurs, la métadyne a une caractér se rapprochant de l'hyperbole considérée* Dans ce cas, le courant dans ; riateur n'a plus qu'à transformer cette caractéristique approchée en l'h; bole désirée, ce qui a pour effet de réduire considérablement ce couran exemple de cette dispgsition est donné Fig.2 dans laquelle les marnes ré : sont données aux mêmes organes de la Fig.1.
La métadyna I est munie d'un roulement variateur secondaire addition neadisposé pour créer unepremière posante d'ampères-tours constants et une seconde composante d'amprères-i variant avec le voltage secondaire de la métadyne. Dans l'exemple montra Fig.2, l'enroulement variateur 12 est inséré dans une connexion en Y ave deux rhéostats 13 et 14. L'enroulement 12 est relié à travers le rhéosta à la source à voltage substantiellement constant à laquelle sont connect balais primaires a et ± de la métadyne et est relié, à travers le rhéost aux balais b et d de la métadyne, le voltage aux bornes de ces balais va avec la voltage secondaire de la métadyne, c'est-à-dire avec le voltage bornes des balais b et d.
Avec cette disposition, la courbe courant-volt qui est obtenue quand la dynamo régulatrice 9 et l'enroulement variateur socié 10 sont inopérants, est représentée par la ligne II de la ig.3; d remarque qu'avec cette disposition, l'enroulement variateur 10 n'a qu'à surer la production des ampères-tours pour changer la caractéristique II la caractéristique I, le courant d'excitation de l'enroulement 10 étant ce fait réduit aux valeurs correspondant à la différence des ordonnées d deux courbes 1 et 11.
Aux bas voltages secondaires de la métadyne, la caractérist hyperbolique donne des courent excessivement élevés dans le secondaire d
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métadyne et dans le circuit de charge et des moyens appropriés doivent titre prévus pour limiter le courant secondaire de la métadyne. Par exemple, un relais sous la dépendance du courant secondaire de la métadyne peut être disposé pour agir sur l'injection de combustible du moteur diesel en vue de réduire la fourniture quand la valeur du courant de charge excède une certaine limite, ce relais restant inopérant à tout autre moment' Dans la Fig.3, l'action de ce relais est indiquée par la ligne la qui limite à la valeur correspondante l'intensité du courant maximum*
Ce relais peut,
au lieu d'être actionné par le courant de charge relativement élevé, âtre prévu pour fonctionner sous l'action du courant de l'enroulement variateur 10, ce qui a pour effet d'entraîner une construction plus économique de ce relais'
Afin de changer la valeur de la charge du moteur diesel, autrement constante, il n'est nécessaire que de changer la vitesse critique de la dynamo régulatrice 9, ce qui peut 'être aisément réalisé de façons variées par un homne de l'art. La Fig.2 montre, par exemple, un moyen simple d'effectuer le réglage de cette vitesse critique par l'emploi d'un rhéostat 15 connecté en série avec l'enroulement shunt Il de la dynamo qui, si désiré, peut être une machine à excitation série:
dans ce cas, sa vitesse critique peut être ajustée par le règlage de la résistance dans le circuit principal de la dynamo* Le règlage de la résistance 15 amène la caractéristique de l'équipement à passer de l'une à l'autre de plusieurs courbes de forme d'hyperbole équilatère telles que III, IV et V, chacune de ces courbes correspondant à une position respective du rhéostat 15.
Dans ce cas, la puissance est réduite approximativement, proportiennellement à la vitesse et une caractéristique à puissance constante est encore obtenue pour chaque position du rhéostat*
Le moteur diesel peut encore être contrôlé par un règlage en- tièrement indépendant de la fourniture du courant, la dynamo régulatrice opérant, quand la fourniture du combustible est réduite, pour donner une nouvelle courbe courant-voltage avec un produit correspondant plus petit, égal à la nouvelle puissance plus faible du moteur.
Se référant à la Fige 5, on voit la génératrice 1 du type Kraemer avec l'addition de l'enroulement régulateur 16 qui correspond à l'enroulement variateur 8 des figures 1 et 2- La génératrice 1 porte encore trois enroule-
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