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Fig. 683. — RflEulalion des ïoitura» d'essai ù accumulateurs Waddel Enli de Hagen.

Le régulateur cylindrique, à douze Trotteurs, présentait huit positions :

1° Bepos ; le courant est coupé,

2" Arrél; le moteur, fermé en court-circuit, Tait frein.

3" Démarrage; les quatre batteries sont en parallèle.

4° Demi-vitesse ; les batteries sont par groupes de deux,

S" Vitesse normale; les quatre batteries sont en série.

6» Vitesse accélérée; même groupement que dans la position 4, mats l'excitation des inducteurs est réduite par la résistance r,.

1° Vitesse maxima ; l'excilalion des inducteurs est réduite au minimum par les résistances r, + r,.

n. Marche en arrière h la vitesse de la position 2 ; même groupement des batteries que dans cette position, mais le courant dans l'induit est inversé.

On remarquera que, dans celte régulation, ou n'emploie aucune résistance en série avec l'induit, même au démarrage ; il y a là une certaine exagération et il est bon pour adoucir le départ d'employer un rhéostat, comme on l'a fait h Berlin (p. 264).

§ 4. — RÉGI}LAT10> a COllHANT CONSTAST

Dana ce qui précède, nous avons considéré le seu] cas intéressant jusqu'ici pour la traction, celui des moteurs alimentés par un réseau h potentiel constant. Le système d'exploitation qui consisterait à placer toutes les voitures d'une Hgoe en série sur ua

même courant maintenu constant est, en effet, resté à peu près sans applications K II n'est pas sans intérêt, cependant, de voir comment peut se faire la régulation dans ce système et quels avantages elle peut lui conférer '.

Méthodes et appareils. — Le courant étant constant, par suite de la régulation automatique des génératrices de l'usine productrice d'énergie électrique, on ne peut agir sur le couple et la vitesse qu*en modifiant le champ magnétique ou le couplage des moteurs.

La modification des ampère-tours excitateurs peut se faire indifféremment par les méthodes du shunt (p. 127), de Sprague (p. 138) ou de la boucle (p. 127); comme le courant ne varie pas, cette dernière est ici parfaitement rationnelle, mais elle reste compliquée, à cause du grand nombre de connexions nécessaires ; la même objection s'adresse à la méthode Sprague, de sorte qu'en définitive la méthode la plus simple et la plus recommandable est celle du shunt.

On peut, de cette façon, réaliser, comme Ta montré la pratique de la Gompagnie de l'Industrie Electrique dans des installations fixes, une variation de couple plus étendue qu'avec les moteurs alimentés à potentiel constant et suffisante à la rigueur pour la traction sur des voies à faibles déclivités. Mais, comme il faut se réserver une marge importante pour le couple de démarrage comparé au couple normal, on serait ainsi conduit à l'emploi de moteurs très lourds relativement à la puissance normale et mal utilisés puisque le courant de démarrage resterait égal au courant de régime limité par réchauffement.

La méthode du couplage variable permet d'obtenir des résultats bien meilleurs : en couplant, en effet, normalement les moteurs en parallèle, ils peuvent être établis pour un courant moitié plus faible que le courant constant de la ligne ; en les mettant en série au moment du démarrage, on doublera le courant qui les traverse, ce qui fera plus que doubler l'effort moteur. On réaliserait des conditions encore plus parfaites avec quatre moteurs par voiture'.

En combinant l'emploi de ces couplages avec celui de shunts variables, on pourrait, en définitive, régler la marche des moteurs à courant constant aussi aisément qu'on le fait actuellement pour les moteurs en série alimentés à potentiel constant et en employant au besoin les mêmes moteurs.

Les régulateurs série-parallèle actuels resteraient applicables, moyennant trois légers changements :

Suppression des rhéostats en série, qui n'auraient plus de raison d'être ;

< Exception faite pour les quelques installations de « telpherage » mentionnées plus haut.

* Nous rappellerons que toutes les voitures étant alimentées en série, il faut deux prises de courant; le montage des circuits devrait donc être légèrement modifié et analogue à celui des voitures à double trôlet actuelles. Cf. A. Blondel : « Long distance distribution for elcctric traction », Electrical World, 1" janvier 1898.

' On remarquera que, le courant restant constant, c'est le voltage consommé par chaque voiture ou train qui varie avec la dépense d'énergie. Si les moteurs prennent 500 volts à la vitesse normale, la différence de potentiel utilisée deviendra 1 000 volts lorsqu'on les mettra en série et tombera à zéro lorsqu'on arrêtera la voiture ; à chaque couplage, elle variera avec la vitesse réalisée.

Addition de touches plus nombreuses aux shunts pour la variation du champ ;

Enfin réalisation de Tarrôt non par rupture du circuit, mais au contraire par mise en court-circuit complète des moteurs et du régulateur de façon à livrer un libre passage au courant, qui doit continuer à circuler dans les autres voitures.

L'introduction de ces modifications dans les régulateurs existants ne présente aucune difficulté et il est inutile d'y insister.

Avantages de ce mode de régulation. — Ce mode de régulation présente, comme on le voit, deux avantages intéressants par rapport aux systèmes actuels :

1* L*arrêt se faisant par mise en court-circuit, de même que les changements de couplage, aucune étincelle de rupture n*est à craindre et la principale difficulté de construction et d'entretien des régulateurs disparait;

2^ Cette régulation n'exigeant l'emploi d'aucun rhéostat en série, même au démarrage, et les shunts eux-mêmes (qui consomment peu) pouvant être supprimés par la méthode de Sprague ou de la boucle, la consommation d'énergie est réduite au minimum et toute perte inutile est évitée.

Les pertes au démarrage dans les systèmes actuels étant un des éléments capitaux de la dépense d'énergie dans les réseaux urbains, comme on le verra au chap. XIII, il y aurait un réel intérêt à ce point de vue à employer la distribution à intensité constante, en admettant qu'on arrive à la rendre pratique ; cela ne parait guère probable pour les réseaux de tramways, mais les chemins de fer et particulièrement les chemins de fer métropolitains pourraient peut-être en tirer dans certains cas un utile parti.

§ 5. — Systèmes divers proposés gomme auxiliaires

de la régulation de vitesse

Transmissions à réduction variable. — Au lieu d'agir sur la vitesse du moteur lui-même, comme c'est nécessaire avec les systèmes de transmission décrits ci-dessus, quelques ingénieurs ont proposé, à diverses reprises, de renverser le problème, en maintenant le moteur à une allure fixe (ce réglage se produit automatiquement, par exemple, si Ton emploie un moteur à excitation constante) et faisant varier le rapport de transformation suivant la vitesse à réaliser par la voiture. Cette méthode permettrait de simplifier beaucoup les dispositifs électriques et éviterait de perdre de Ténergie dans des rhéostats aux faibles vitesses et aux démarrages ; elle donnerait d'ailleurs pour ces derniers la solution la plus rationnelle en permettant de démarrer sans dépen-

ser seDsiblemeat plus de puissance qu'ea marche normale (à moins qu'on ne désire une accélération très rapide).

La première idée qui se présente, c'est de recourir aux mécanismes de changement de vitesse par contre- arbre , em ployés sur les tours et sur un grand nombre de machines-outils ; de nombreux inventeurs' ont proposé ou essayé ce système, dont la voiture électrique de Henry (t. I, p. 15) offre l'un des plus anciens exemples.

Malheureusement, la réalisation pratique d'un semblable, procédé présente de grandes difHcultés mécaniques, qui ne permettent pas de faire varier la vitesse dans de grandes limites, en sorte qu'on ne peut guère songer à obtenir plus de

deux allures difTérentes. Le procédé qui vient le plus naturellement à l'esprit, c'est de disposer côte h c6te deux trains d'engrenages

' Voir, pu exemple, la Lumière Électrique, 11 mari 1883, p. 167 [Allîi)g;toii,

ayant des rapports de transmission différents et de mettre en prise à volonté tantôt l'un, tantôt l'autre, à laide d'embrayages à friction ordinaires ou d'embrayages magnétiques. Ce dispositif a été expérimenté par divers inventeurs, notamment par M. Goss en Amérique et plus récemment par la Compagnie Westinghouse. Il présenterait une certaine utilité sur les locomotives à crémaillère, comme on Ta vu au chapitre VIII; mais il est difficile de trouver la place nécessaire pour loger, soit sur l'arbre du moteur, soit sur l'essieu, deux roues et deux embrayages.

II en est de même des transmissions différentielles par cordes ou par engrenages (système White) proposées par divers auteurs, notamment par Edison^ et des transmissions par courroies sur poulies coniques à axes parallèles et angles opposés prônées par d'autres inventeurs, tels que Egger et Wossel^.

On peut réaliser deux vitesses àTaide d'engrenages épicycloïdaux convenablement agencés. Le plus connu de ces dispositifs est le système de M. Worby-Beaumont^ employé en Angleterre par la Gas Traction Co. sur ses tramways à gaz du système Lûhrig et dont l'inventeur a proposé l'application aux tramways électriques.

L'appareil, représealé par la figure 684, se compose d^uae roue principale F, dentée intérieurement et fixée invariablement sur un double plateau circulaire C, fou sur l'arbre du moteur et portant le pignon J qui commande la roue dentée de Tessieu J*. Autour de cette roue peut tourner un anneau G, qui peut, d'autre part, être immobilisé par le frein à ruban H qu'on serre à volonté par le levier R. A Tintérieur de la roue principale F se trouve une roue dentée satellite E, folle sur un excentrique D calé sur Farbre du moteur; à cette roue E est fixée une fourchette E^ embrassant un goujon P vissé dans Tanneau G. Enfin, sur Tarbre A est encore calé un embrayage B mécanique ou magnétique comme le suppose la figure.

Le fonctionnement de l'appareil s'explique de lui-même : à l'arrêt, on desserre le frein et l'embrayage, et le moteur peut tourner à vide en entraînant seulement l'excentrique D et l'embrayage B, sans actionner l'essieu. Si l'on serre le frein par le levier R, l'anneau G et par suite la broche P sont immobilisés, et la roue E entraine la roue F comme une sorte de manivelle, avec une vitesse assez faible qui dépend du rapport des diamètres de F et de l'excentrique ; le pignon J est aussi mis en mouvement. Enfin, on peut réaliser une vitesse plus grande en desserrant le frein et faisant, d'autre part, fonc-

' Lumière Électrique, 18 avril 1891, p. 71, et 8 août 1891, p. 268. * Brevet allemand n* 80448, 27 août 1893.

tionner Tembrayage B; le pignon J devient alors directement solidaire de Tarbre moteur.

Le même ingénieur a proposé un appareil analogue applicable aux moteurs sans réduction de vitesse. L'arbre du moteur serait creux et envelopperait Tessieu; il porterait un pignon actionnant la premièi*e roue d'un train épicycloïdal extérieur formé de deux roues solidaires, folles sur un petit arbre auxiliaire et pouvant être immobilisées par un embrayage magnétique; la seconde roue actionnerait à son tour une roue calée sur Tessieu. Suivant qu'on met* trait en prise ou non Tembrayage, l'essieu se trouverait solidarisé avec l'arbre du moteur ou actionné seulement par le train épicycloïdal '.

Ces ingénieux dispositifs sont malheureusement compliqués et dispendieux, et leur dérangement compromettrait la marche des voitures qui en seraient munies. Ils n*ont d^ailleurs plus guère de raison d'être aujourd'hui, où l'on peut obtenir deux régimes de vitesse principaux par l'emploi de deux moteurs ou même d'un seul moteur à deux induits '. L'idée qui les inspire n'en est pas moins intéressante, et on en a vu une application sous une forme très différente dans la méthode de M. Ward Léonard, où, au lieu de modifier le rapport de transformation des mouvements de l'arbre moteur et de l'essieu, on considère l'ensemble même de la génératrice et du moteur comme une simple transmission de mouvement et l'on fait porter la modification sur cette transmission. Cette analogie est particulièrement nette quand la génératrice est placée sur la voiture elle-même, comme c'est le cas dans la locomotive Heilmann : l'ensemble de la génératrice, des câbles conducteurs et du moteur remplace alors simplement une transmission mécanique entre l'arbre moteur de la machine à vapeur et l'essieu.

Emploi d'embrayages associés à des moteurs tournant constamment. — On a proposé d'améliorer les conditions du démarrage, suivant un procédé analogue, en disposant un embrayage entre les engrenages et l'arbre moteur ou l'essieu. A Tarrèt, on desserrerait l'embrayage et on laisserait le moteur tourner à- vide à grande

* Cf. Proc. InsL of Civ, Eng,, vol. CXII, p. 62«

' D'autres inventeurs ont propose de laisser les inducteurs fous sur Tarbre du moteur pour leur permettre de prendre un mouvement inverse de celui de Tarmature ; en modifiant la vitesse de ce mouvement, on pourrait régler celle de la voiture tout en maintenant une vitesse de rotation relative constante entre les deux parties du moteur. Mais comme la vitesse de rotation des inducteurs ne pourrait être réglée que par un frein, cette disposition serait simplement absurde : même à Tarrét de la voiture, il n'y aurait aucun intérêt à faire tourner les inducteui-s.

vitesse'. An démarrage, on mettrait au contraire l'embrayage en prise : la force vive accumulée serait plus que sufUsante pour mettre la voiture en mouvement, et l'oa attendrait ce départ pour envoyer le courant dans le moteur; il suffirait ainsi d'une intensité beaucoup plus faible, proportionnée simplement à l'accélération demandée et non aux résistances au départ.

On pourrait, du reste, adoucir la mise en prise de l'embrayage en intercalant dans la transmission des ressorts puissants, qui pourraient servir en même temps à emmagasiner l'énergie dépensée i l'arrêt.

Oa a proposé des dispositifs variés pour appliquer cette idée. Le meilleur consisterait k placer uq petit embrayage magnétique [flg. 6Sii) entre l'arbre du

moteur et le pignon monté fou sur cet arbre ; l'appareil ainsi placé aurait, en effet, des dimensions beaucoup plus faibles que si on le mettait sur l'essieu, le couple k transmettre étant moindre, et permettrait d'immobiliser les engrenages pendant les arrêts de la voilure, ce qui leur éviterait une fatigue inutile et supprimerait le bruit qu'ils produisent^. Le bruit du moteur pendant les arrêts serait très faible et n'aurait rien de comparable & celui des moteurs de iramirays à gaz.

Wenslrom avait imaginé, dès 1891, un système d'embrayage hydraulique

* Accessoirement, cette méthode dpsrgneralt aui engrenages k fatigue laquelle ils se trouvent soumis aujourd'hui, par l'effet de la force vive de l'armature, lorsqu'on cale les roues brusquement par les freins.

' L'enroulement de l'embrayage devrait élrc prcservé de l'huile et de l'humldilé par □ne garniture métallique ctam:he ; l'arbre creux du pignon serait suffisamment lubriQd par quelques trous radiaux percés dans le pignon.

simple et peu encombrant, qui a eu quelques applications et mérite d'être signalé. Cet appareil, qui se plaçait sur le pignon du moteur, consiste, comme le montre en coupe la figure 686, en une boite embrassant Tarbre moteur et portant un second cylindre excentré par rapport à cet arbre; la base de cette boite est formée par la surface du pignon et le couvercle se compose d*un disque qui la ferme hermétiquement. L*arbre est muni d*une rainure dans laquelle coulisse une réglette et le tout est complètement rempli d'huile. Cet ensemble constitue une pompe rotative, dans laquelle la circulation de Thuile est possible tant qu'on laisse débouchée l'ouverture ménagée à gauche du dessin ; c'est ce qu'on fait pendant l'arrêt de la voiture, et le moteur peut ainsi tourner à sa vitesse normale ; pour mettre en marche, il suffît de fermer cette ouverture : rhuile ne trouvant plus de passage, le pignon devient solidaire de l'arbre et est entraîné avec lui.

Tous ces systèmes présentent deux inconvénients pratiques : ils compliquent Téquipement et augmentent les chances d'avarie des voitures, qui sont à la merci du bon fonctionnement de l'embrayage; ils réduisent, en outre, Tespace déjà trop faible dont on dispose pour loger le moteur entre les roues. Ces inconvénients sont hors de proportion avec Tavantage à obtenir; la force de démarrage est du reste une qualité trop précieuse des moteurs électriques pour qu'on renonce volontiers à la faire valoir.

Aussi, bien que divers essais en aient été faits en Amérique, ces méthodes n'ont jamais pu jusqu'ici entrer dans la pratique.