I. — Utilisation des moteurs électriques

L'une des erreurs qu'on a le plus fréquemment commises dans la traction électrique, surtout au début, a été l'emploi de moteurs mal proportionnés au travail qu'on leur demandait, faute de s'être fait une idée exacte de ce qui constitue, si Ton veut bien admettre cette expression, la capacité de service d'un moteur de traction. Aussi doit-on regretter que de nombreux ingénieurs et constructeurs aient conservé la mauvaise habitude de désigner les moteurs électriques par leur puissance maxiina en chevaux ; le plus souvent, en effet, comme nous l'avons signalé déjà au chapitre Y (p. 187), la puissance en chevaux, si Ton ne spécifie pas la vitesse correspondante, est sans relation directe avec le service à fournir S et un moteur de 23 chev., calculé pour une exploitation américaine où la vitesse varie de 16 à 25 km : h. et même davantage, est incapable de fournir avec les mêmes engrenages et la même densité de courant cette puissance sur un réseau de tramways européen où la vitesse varie entre 12 et 20 km : h.

Un moteur de tramway ne peut être défini par une seule constante, mais bien par deux, qui sont soit la puissance et la vitesse, soit l'effort et la vitesse; comme la puissance est elle-même le produit de ces deux dernières quantités, ce sont elles qu'il est rationnel de prendre comme caractéristiques d'un appareil de traction.

Une semblable définition ne donne cependant encore que des renseignements incomplets, car elle n'indique pas l'effort maximum réalisable au démarrage sans détérioration du moteur. En outre, il est nécessaire de connaître non pas une seule valeur du couple et de la vitesse, mais toute une série de valeurs correspondant aux divers efforts de traction qu'on aura à fournir sur les différentes pentes ou rampes de la ligne. Si le moteur est excité en dérivation, la connaissance de la vitesse normale est, il est vrai, suffisante, puisqu'elle reste sensiblement la même à toutes charges. Mais il en est tout autrement, comme on l'a vu, pour les moteurs en série

' Il n'y a d'exception, comme on la tu, que sur les chemins de fer à grande Titesse où Ton emploie des engrenages.

(excepté dans le cas où on les shunte par une batterie suivant la méthode de la page 107). Pour ces derniers, la vitesse varie très notablement avec l'effort nécessaire et ne sera pas la même en rampe qu'en palier; ils ne sont donc suffisamment déflnis que par la courbe des vitesses en fonction des efforts, ou, ce qui est préférable» par les courbes de vitesse et d'effort en fonction du courant, dont nous avons fait un constant usage dans les chapitres IX et X.

C'est seulement lorsqu'on possède ces courbes ou tout au moins, comme nous allons l'expliquer, la courbe des vitesses et les valeurs maxima du courant, qu'on peut se faire une idée de ce dont un moteur est capable avec une réduction donnée.

Détermination du courant et de la vitesse que prendra une voiture équipée avec des moteurs en série aux divers points d'un parcours. — Cette détermination peut se faire avec plus ou moins d'exactitude suivant qu'on possède des courbes caractéristiques complètes ou non. Nous supposerons celles-ci relevées sur les moteurs munis de leurs engrenages, de façon à donner l'effort de traction net sur l'essieu.

1° Calcul exact. *- Supposons d'abord qu'on possède les courbes d'effort et de vitesse en fonction du courant consommé par le moteur. Il suffit de calculer la résistance à la jante des roues en chaque point du parcours d'après le profil et le tracé. L'effort moteur devant être égal à cette résistance, on lit aussitôt la courbe des efforts, puis on recherche l'intensité correspondante sur la courbe des vitesses et la valeur de la vitesse correspondant à ce courant.

Soit, par exemple, une voiture de 8 t. remorquée par deux moteurs G.E. 800 à faible vitesse sur des rampes de 0,020 avec un coefficient de traction de 10 kg. par tonne (y compris le frottement des coussinets de guidage). L'effort moteur nécessaire est

8 000 (0,010 + 0,020) = 240 kg.,

ce qui fait 120 kg. par moteur.

Les courbes de la figure SOS donnent directement les courant

et vitesse correspondants, par exemple, pour le moteur lent :

25 ampères et 20 km. à Theure sans shunt (plein champ), 31 — et 23,5 — — avec shunt (champ réduit).

Comme on Ta vu (p. 74), on peut transformer les courbes en leur donnant pour coordonnées communes les vitesses au lieu des

Nombre de tours Je l'essjeu par minute.

0 20 ^0 60 SO 100 120 lUI 160 180 200 220 240 2S0 2g0 300 320 340 360 SBO

Vitesses en kilomètres à Theure (roues deoTs^t-).

25 50 lc.m.

600 kifo^s

Zfforts de traction a la jante de roues de 073^ en kiloqs.

Fig. 805. — Courbes caractéristiques du moteur G. E» 800 à 3 ou 4 spires par encoche. Courbes ascendantes : efforts de traction. — Courbes descendantes : vitesses.

intensités de courant : la relation est alors établie directement entrerefTort résistant et la vitesse ; mais il est généralement préférable de conserver le courant comme variable pour faciliter le calcul de l'énergie (voir § 4).

Rien n'est plus facile, du reste, lorsqu'on possède les courbes de vitesse en fonction du courant, que de juxtaposer à l'échelle des courants une seconde graduation indiquant les rampes correspondantes dans le cas d'un matériel et d'un équipement donné, ce qui permet ensuite de supprimer la courbe des efforts.

D'autres ingénieurs préfèrent joindre à l'épure complète une courbe représentant les .vitesses en fonction des rampes, comme

le montre par exemple la courbe IV de la figure 806, dressée par la Compagnie Walker pour une voiture de tramway de 7,7 t. à vide, munie d'un moteur de 23 ctiev.

Dans ce qui précède, nous avons supposé le coefficient de traction total p constant à toute vitesse. Mais il sera plus exact, sur-

Wesses en Llomélres à /'/.ei/z-o (rojM d. 0^84)

£/Torh Je Cract.'an a hj'We de .

TMCIog»

tout pour les chemins de fer, de tenir compte de sa variation. A cet effet, on tracera sur une même épure, d'une part, les courbes des efforts moteurs en fonction de la vitesse pour les différentes positions du régulateur et, d'autre part, la courbe des elîorts résistants ; les points d'intersection de cette dernii-re avec les précédentes détermineront les vitesses de régime.

La figure 807 donne un exemple de ce genre d'épuré. Il s'applique à un train formé de deux voitures à bogies inuiiiei) de 4 moteur»', le tout pesaot

50 t. Les courbes du haut et du bas représentent les efTorls en fonction de la vitesse d'après des données fournies par le constructeur (C'°" Baldwin-Westinghouse) pour les trois groupements types des 4 moteurs et les courbes que nous en avons déduites, d'après la méthode de la page 155, pour les régimes intermédiaires obtenus en ajoutant certaines résistances en série. Les numéros des courbes indiquent les positions correspondantes du régulateur. Supposons que le train gravisse une rampe de 5 mm : m. en alignement

Fig. 807. — Epure donnant les vitesses d'un train sur des rampes variées et pour les diverses positions I, II, III, IV, V, VI du régulateur. — Train de 50 t. mû par 4 moteurs de 50 chev. avec régulation série-parallèle.

droit et qu'on veuille connaître les vitesses en régime permanent obtenues dans ces différentes positions. Nous commençons par dresser le tableau des efforts de traction totaux ci-après d'après la formule de la page 431 et nous les représentons par une courbe MLN. Celle-ci coupe la courbe VI au point L ayant pour abscisse 62 ; on en déduit que la vitesse en régime permanent, sur la e*' touche du régulateur, sera de 62 km : h. sur une rampe de 5 mm : m. On lit de même les vitesses sur les autres touches. En construisant une série de courbes parallèles à MLN et correspondant à d'autres rampes, on aura donc un tableau complet donnant par simple lecture la vitesse du train pour toutes les positions du régulateur et pour toutes les déclivités. Si l'on porte au-dessous

es (A

o es