X 13 X 22 X 108 x 1,85 v. X 3 600 = 143 999 828 walU

soit :

1 43 9 99 828 . , ^. .„.. , -^-^ = 14 693 8ob kgm.

Si nous admollons (lue la résistance nïovenne à la traction est. comme Texpérience semble rindi([uer, de 12 kg. par tonne pour des automoirices pesant lit., nous aurons comme travail à produirt* par kilomètre à la janle des roues :

14 X 12 X 1 000 = 168 000 kgm.; et aux bornes de la dynamo, en supposant un rendement de 0.65,

qui est celui qu'on peut admettre dans ce cas, celle-ci ne travaillant pas à charge complète :

= 258 000kgm.

Le parcours que la balt(»ri(î d'accumulateurs pourra faire sera

donc :

= 56,9 km.

La batterie ayant une capacité totale de 111 196 800 amp., nous aurons à fournir par seconde à la charge une quantité d'électricilé Je :

»li 196 800 ^. 5X3600 =en8amp.

lîi durée de la charge étant de cintj heures, ou par kilogramme de

^*'^^"*^ * "*»2 — 108 ^^ *^'^^^ amp. Ce courant dii charge est une

niovenne, car nous avons vu plus haut qu'il était beaucoup plus

•"levé au déhut et inférieur à la lin.

Le travail moyen par seconde pour charger la batterie sera

donc (le :

22 X 108 X 2,60 V. X 2.60 amp. ^., ^^ .

^ i- = 33.50 chev. ;

^n admettant un rendement de 0,(>o pour les dynamos et les Iransmissions.

(It'Ue puissance moyenne v.n chevaux est un maximum, car la kallcrie ne doit jamais revenir complètement épuisée, et le travail Sf trouve réduil.

Force motrice des voitures. — La force motrice, nécessaire à ■^ propulsion des voitures, s'obtitmt au moyen de dynamos actionï^anl presque toujours par engrenages, simples ou doubles, les essieux de cette voiture ; généralement il y a une dynamo par ♦essieu, et celles-ci re(;oivent Ténergie éleclriciue par Tintermédiaire d'un coupleur qui a pour but de permettre de fairc^ varier ^o»t la force électromotrice, soit le champ magnétiiiue de la dynamo, suivant les besoins du service.

^-^'^ dynamos réceptrices sont, comme toutes les dynamos,

loO LA TRACTION' MÉCANIQUE DES TRAMWAYS

coniposiVs (1*1111 iiuluil tournant dans un champ magnétique fomr par (les (''Irrlro-ainumls ; seulement, au lieu «le faire tourner Tiiidoit pour produire, un courant, comnu^ dans les dynamos généralrices, (fest le courant ((ui produit la rotation de cet induit et donne k couple moteur. Les induits sont en anneau ou en tambour, mais assez ^généralement en anneau du type Gramme.

Sans nous étentln^ longuement sur les dynamos réceptriwi, nous indi(iuerons, toutefois, les diflerents principes qui règhot leur fonctionnement. Nous rappellerons, à ce sujet, les formules (|ui indi(iuenl les relations entre h^ couple moteur, l'intensité di courant, la force électromotrice et les différents éléments qui constituent la dynamo.

Soit :

I) le diamètre des routes du véhicule ;

?' le rapport des vitesses angulaires du moteur et de IVssieu;

F l'effort total d(» traction, en y comprenant les résislanct^s Ai

mécanisim». Dans le cas tle deux moU»urs par voilure, refforlî

appli<iuer à cluuiue dynamo sera — >

C le couple motcuir à développer par Tinduit de chaque moteur du véhicule ;

i le courant venant dt» la hatterie d'accumulateurs ou de la génératrice» et traversant la dynamo ;

n Iv noinhn» dr spin»s de Tinduit ;

N \v nomhre de tours de Tinduit par seconde ;

Il la résistance* intérieure de la réceptrice;

Vj la (liffénMice dv potentiel aux hornes de la réceptrice ;

•■/o le flux total de foret» dans l'induit ;

e la force conlre-éleclromotrice.

FI) in% eî

4r' ' ' :ir. 27:N

(^es formules permettent, étant admis les efforts et les vitessesà obtenir, de calculer les différents éléments de l'induit de la dynamo réctîptrice.

TRACTION ELECTRIQUE PAR ACCUMULATEURS iol

BxcitatiOB. — Les dynamos peuvent Atre excitées de deux manières différentes : soit par dérivation, soit en série :

1" Par dérivation. — Nous remarquerons que, dans ce cas, le champ magnétique sera, pour ainsi dire, constant, surtout si la maturation est presque complète. Si le couple moteur vient à augmenter, par suite d'un effort à produire, une rampe par exemple, nécessitant une augmentation de Tintc^nsité du courant, quelle influence cette augmentation de courant aura-t-elle sur la '^'ilesse de rotation i

Combinant les deux formules (3} et (4) nous obtiendrons :

E - Ri

% étant, comme nous venons de le dire, à peu près constant, toute augmentation du courant i aura pour conséquence de diminuer la vitesse N; mais, comme la résistance R est toujours très fa.ible, cette variation sera presque nulle vn présence de E ; il <mi résultera que les variations de N seront elles-mêmes peu importantes. La vitesse du véliicule variera donc dans de faibles limites, quand Ti^ffort à produire augmentera ou dimiimera. C'est évidemment un avantage.

Mais si, d'un autre côté, nous prenons dans la formule (2) :

Hous vovons que le courant augnu^nlera dans une forte proportion lorsque le couple, ou l'effort à produire», augmentera de son côlé. Il pourrait môme arriver que cetttî intiuisité de» courant «levienne trop considérable. C'est ce grave inconvénient ([ui fait <iue les dynamos réceptrices, excitées en dérivation, sont peu employées. Elles ont cependant reyu dernien»ment ([uelques applications pour la traction électrique par accumulateurs, comme nous le verrons plus loin ; mais il s'agissait d'un cas tout à fait spécial où le système d'excitation par dérivation était indispensable ;

2" En série. Kii ('xaminant la formulo ci-dessous, nous voyoos

<{ur I ('t ^/o rroissant vn iui*\nv ioiups, le roupie C atteimlra uor valour trî's fi^randi» au moment du démarrage où la force contr^ éloclroniolrire rst nulle. Ca'Uv fornmle montre également que. dans le cas d'un rdeclronioteur en dérivation, le couple masimuH a lit'u aussi au moment du démarrage ; mais, comme la valeur % du ilux ma<rnéti({uo varie peu, cette augmentation ne résultera qur dt» raccroisscment du courant i ; le couple de démarrage sera donc inférieur à celui obtenu avec le moteur excité en série. L\M[uali()n : N = — ^^— inilique que lorsque le courant aug-

menlr. !♦» numérateur diminue et comme, d'un autn* côté, le champ magnétique 9o augmente aussi, le dénominateur augmente et par suite N diminue; les variations de vitesse peuvent donc être assez grandes, suivant les efforts à produire. Si, au contraire, Icflort à produire diminue, i et 9o vont diminuer, N augmentera et pourra pn^ndre une grande valeur et le moteur pourra s'emballer. Dans h» but d'éviter ces inconvénients dus à de trop grandes variations de vitesse», on cherche à donner à ^/o une 1res grande valeur, en produisant un champ magnétique trt*s puissant pour rint<»nsité moyennti! du courant. On dispose en conséquence renrouh'inent sur les inducteurs ; on rend ainsi également nul Tangh» de calage des balais, comme nous le verrons plus loin.

(i'esl ce syslènu» d'excitation qui est le plus généralement tMuployé pour la traction électrique.

Angle de calage. — L'angh» de calage est celui dont doit être déviée, par rapport à l'axe neutre, la position des balais.

Cet angle de calage th*pend d(»s réactions de l'induit, de last^Ifinduclion des spires, de l'hystérésis du noyau et de l'intensité Ju courant. 11 est donc variable.

Toutefois, en employant un champ inducteur puissant, on peut diminuer dans une forte proportion les effets de la réaction J»* l'induit et l'ain* que la ligne d(» calage reste fixe et concorJanl»' avec l'axe neutre.

TltACTlON ELECTriiyUE l'Ail ACCUMULATEUfiS C'est ce iiiifloii friilgéiiéruIi'iiii'iiliUiiis h-sitHcpUires riiiployi-es imrla Iractioti î-lrctniiuc

Par suilt' du frotlement i-l des tHincrllcs. les buluis l'ii loililétaJIiiiui* iiui ^Uii'iU nulrcfoJs d'un usage géiu^ral, s'usait-nt rapliiemenl ainsi (|uu le (.'ollfcLeur, On cmplott^ aujourilliuî très LVauUgo use mont des butais on cliarbon, placés perpondiculai- «metit sur [k collccteuf et dont la durée est trl-s grandi;. Ils se (rflent d'ailleurs avec plus ili- faciliU' à la manlie dans les deux

Changrement de marche. — Le changement de marclie de la vtjnnmu réce|ilrice peut s'obleiiir de deux fuijons :

l' On peul obanjr«r le sens du courant dans les inducteurs, sans diangrer celui de Tinduil, ce fjui a pour conséquence de cbanger la pularilé des électro-aimunls. Ce Bjslî'nie est souvent employé, lais il a l'inconvénient de provo(|ucr sur les collecteurs de fortes hinccUes d'oxtra-cournnia i[ui niellenl leurs roiilarls rapidement Iwr» Jr' Service ;

3" On p*-ut conserver lu direction du couriMit dans les indueleurs fl cliunger celle de l'iniluil, en inlerviTlissanl les deux

balai

dans h

Soit ^lig, (Jl) une dynamo motrice excitée en série; (t la rotation indi(|uée par la flèche /, les balais ■liraient lu position 1 et 3, en arrière de l'axe neutre delan^'lest.

Si on veut obtenir une rotation en sens iuvei-se iiuliquée par la Hî'clie f, Ivs balais devront occuper les positions 3 et 4 Itdb-s que 3 se trouve en arrière if l'axe neutre de a; de m^me pour 4.

Le balai i i\m doit venir en 3 et le balai 2 en 4 ilevra parcourir l'angle --2 y..

Us courant» seront donc inversés dans l'induit et rotation également inversé.

voit donc (jue dans l'un et l'autre cas, soit en cliangeanl le wns (lu courant dans les inducteurs, soit dans les induits, il faut tHirp tourner les balais de t.-^v, dans le cas d'un inducteur bipo- "ire. C'est un inconvénient qu'on peut éviter en employant, comme

i60 LA TRACTION MÉCANIQUE DES TRAMWAYS

nous Ttivons dit plus haut, un champ inducteur puissant qui iait coiiconh'r la Vv^iw <k» cahige avec l'axe neutre.

Dans ce cas, le changement de direction du courant suffira pour ohtenir une rolalion inverse.

Transmission de la force. — La transmission de la force entre rinduil du moteur et Tt^ssieu de la voiture se fait, par eugrenages ou directement.

La Iransnn'ssion par engrenages peut elle-même se faire par douhle réduction ou par simple réduction de vitesse.

Avec la douhle réduction, on peut obtenir des dynamos marchant à grande vitesse (1 000 à 1 200 tours), et par conséquent lég^ res; mais lii hénéiice obtenu est absorbé par Taugmentation de résistance, causée par les frottements des engrenages réducteur» de vit(»sse. Le rendement aux jantes des roues, avec cette disposition, ne dépasse guère 60 p. 100.

On n'enïploit» plus aujourd'hui, surtout pour la traction électriqur par trolley, (|ue des moteurs à simple réduction de vitesse. Dans w conditions. la vitesse de Tinduit doit ^tre réduite à 300 ou 600 tours par minute. Pour ohtenir cette réduction de vitesse, il faut, ainsi

que rindi(iue la formule (4) donnée précédemment, N = —j*.

que le champ magnétique augmente. C'est pour cela qu'on emploi»* le plus souvent des moteurs à plusieurs inducteurs et par suitf à plusieurs pôles ; nous en donnons quelques exemples. Le wndément aux jantes atteint 75 p. 100 à pleim-ï charge.

La ligurt» 62 représtmte Télectro-moleur Thomson-IIouston. Nous citerons encore des moteurs où Tinduit agit directemeul sur Tessieu, sans intermédiaire d'aucun engrenage. Le moteur Short est un type de ce g(Mire. L'induit est calé sur un tube concentrique à l'essieu ([ui tourne dans des palitTS fixés sur le bAti des mdmteurs, suspendu lui-même au châssis avec interposition de ressorts. Ce luhe concentrique porte un induit en anneau qui tourne dans un système induch^ur à six pôles et les enroulements inducteurs sout placés autour d(^ 3 de ces pôles. Le rendement de ces moteurs csl, paraîl-il, très élevé.

Afin d'éviter les inconvénients résultant de la boue et de la poussière, les moteurs sont toujours enveloppés dans une caisse

TRACTION ELECTRIQUE PAR ACCUMULATEURS lui

funlp {Kjuvaiit s'ouvrir, [lourpi'i-mpllre lu visili- des iliir^roiilt)

prgaDVS do la dynamo. De iiiëmv, pour éviliT le liriiil résullant du

nouvumeiit des fn^reiiîifri's, ct's doniiers In-mpcnL dans un bain

^'liuilr (]ui svr{ m nn'in<' Icnips au

Fi>;. 62. — E kl' tro moteur Tbo m son- Houston.

Quel que Roil le lype de motuur employé, celui-t-t doil ^Ire 'obutte, afin du pouvoir résister aux elTorls variabh's résultant flu Iralic «t du prolil Je la ligne; léger, alin <ie ne pas trop surrnai^r le poids de la voiture; eiiiin, peu volumineux, dans le but 'IniTiipcr le moins ilf jdace f

i62 LA TRACTION MÉCANIQUE DES THAMWAYS

Variation de la vitesse et de Teffort. — Il nous reste à examiner les moyens dont on peut disposer pour faire varier dans fc moteur de l«i voiture, IVlFort el la vitesse, suivant le proFd delà lipne et les besoins du trafic.

Kn eomhinant les deux équations (3) et (4) données plus haul. nous obtenions :

Nous avons dans eette équation quatre valeurs dont nous pouvons disposer : K. /. R et 95.

1" Les trois premien»s sont fonction Tune de l'autre, suivant la loi de Ohm. La résistanct» R restant constante, toute augmentation de K aura pour résultat une augmentation de i, c'est-à-dire du <ourant, et toute diminution de E amènera une diminution d'intensité dr courant ; dans le premitT cas il y aura augmentation du (!Ouple moteur, dans le second diminution. C'est le cas de la traction par accunmlateurs. où la variation de la force éleclromotrice s'oblit'nl par le couplage des batteries.

Si, au contraire, la force électromotrice est constante et que R soit variabb', toute augmentation de résistance diminue l'intensité du courant <»l toute diminution de celU» môme résistance augmente celle intensité ; le couple moteur variera donc, comme dans le prenner cas. C'est ici le cas de la traction par trolley, avec liU aériens ou souterrains, où la variation de la résistance s'oblieni par rhéoslals.

La vnrialion de K el de R est donc un premier moyen pour obtenir la niodillcalion de» Tefforl et de la vitesse.

Le rbéoslal ou la variation de E permettent également» au moment du démarrage, de diminuer, dans une forte proportion, rinlensilé du courant (|ui. sans cela, serait très grande et capabk de (hHérionM- les bobines de l'induit. En efli^t, nous voyons par la formule (3^ /==— 1- — (jue l'intensité du courantdépend de la force conlre-éb'clromolrice produite; or, au moment du démarrage, où la vitesse de lotalion <lu moteur est nulle, cette force contre-élei- Iromolrice est également nulle, et par conséquent i est maxiniuu).

On peut aussi, lorsqu'il y a deux moteurs sur la voiture, obleuir

TII.VCTION ELECTOIOLE l'AU ACCUML'LATEURS IGJ

les variations tli' vib-ssc cl il'i-li'orl en inoilifiunl rarcouiilenicQl df (fs luotours.

Lfirsquc CCS molcuis scml cq quantili'-, cliacuii rrijoil lu ililîérenco lie potentiel ontm Ips homes, Pl le courant qui traversa les iuiluils résuho de l'éi|ualion : I = — ^ ~ ; H iHaiil la résisLance intéricurp du moteur.

Lorsque les moteurs sont eu série, chacun re^;oil la moitié de la lifltrencc de potentiel aux homes, et le courant résulte de l'équalion : I = — 5= — ; il sera inférieur à celui aclionnaiil les moteurs, lorsque ceux-ci sont en quantité.

On pourra donc, au moment du démarrage, mettre les moteurs ■eu série, et si, de plus, unu résistance variahie est intercalée dans If courant, on ohtiendra un démarrage excellent. La suppression successive de la résistance accélérera la vitesse des moteurs, et la misb en quantité de ces mfitnes moteurs permettra l'augmentation de eotle vitesse.

2* Nous pouvons aussi l'aire vai'ier l'intensilé ilu champ magnétique.

Toute augmentation du champ magnétique diminuera la vitesse, toute liiniinution de celui-ci l'augmentera ; cette action sur le champ magnétique doit toutefois ôlre limitée, surtout en ce qui concerne An diraijiution, alhi d'éviter les étincelles aux lijilais.

Noua obtiendrons celte variation du champ magnétique, soit P» shuiitunl les inducteurs, dans le cas de mol**urs excités en s^rie, soit en installant des rhéostats sur les fils de ceux-ci, dans le Cas de moteurs shunts.

Tels sont les trois moyens qui sont à la disposition du constructt:ur pour modifier les efforts à produire. Ils sont presque toujours (^onibioés, dans le hut d'obtenir le résultat lo plus avantageux, et t'i-slk' coupleur ' qui a pour mission de permettre de faire ces différtates combinaisons, suivant les besoins, Ce coupleur, qui a ordi-

oairemenl la forme cylindrique et qui doit être manœuvré par le

tonilucteur, » le wntlman », conmie on l'appelle généralement, au

luoji'D d'une simple manivelle, se place à l'avant de la voiture,

ul rat muni d'une série de contacts permettant d'envoyer le cou-

coinmutoteur, régulateur.

rant, soit dans les moteurs couplés en série ou eu quantité, se dans les enroulements shunts ou les rhéostats des inducteur Afin d'éviter le retournement des voitures aux points termina de la ligne, on place quelquefois un coupleur à l'avant et un autr* à l'arrière de la voiture. On a soin de ne disposer que d'un^ seule manivelle de manœuvre, que l'on ne peut retirer d'un co pleur qu'après avoir préalablement placé celui-ci à sa position d repos. La manivelle unique empoche la manœuvre simultanée d deux appareils, manœ.uvre, qui provoquerait des courts-circuit^^

La disposition des coupleurs est très variable et dépend de^i^^i différentes combinaisons à obtenir. Les types sont donc très nonriM-Ti breux, et les décrire nous obligerait à sortir du cadre que nouc^^ i nous sommes imposé. Les principes qui servent de base à leuuv =i construction, et que nous venons d'indiquer, permettront tout^^^^Bl fois de se rendre compte de leur fonctionnement dans les différent

LJ >5rJ^VYvVvvi:J/ VYVV Avant de terminer, nous i

diquerons cependant une con ?-@-AAA/V*^"^"^WV\Ar~ binaison assez fréquemme

employée pour les voitures

d'obtenir une assez granij^ ^

'^Ô V@-A/W\/n @"^WW^ échelle de variation de vitess

(Hg. 62 bis).

SHVHT SHUNT

1^ Les deux moteurs sont série avec une résistance v^ ^^ ^^' '** riable pour le démarrage.

2** Les deux moteurs sont en série avec suppression de la résic M ^ tance.

3** Les deux moteurs sont en quantité avec une résistance ^ variable.

4® Les deux moteurs sont en quantité sans résistance, ce qw J^ donne la vitesse normale.

5° Enfin, les deux moteurs restent en quantité en shuntant 1(^"^^^ inducteurs, ce qui donne la vitesse maximum.

Nous donnons cet exemple parce qu'il est d'un emploi assez frê quenl sur les voilures k traction électrique par trolley, mail

THACTION ELECTIUQLE PAU ACCL'HULATKUBS ISS

eomnio nous l'avons dit. on p«'ul iniHginrr un ^rnnd nomltn; d'iiulrca combinaisons qui dépendt-nt du consiructeur.

Les rhéostats, qui conslitui'nt los résisliinres dont nous venons de parW, sont presque toujours formés avec dus fils de maîllectiort, ou quelquvfois par lii's rulians en fer isolés au moyen d'amiante, aussi par di-s résistances li({uidea.

Les voitures Ji conducteurs aériens sont en nuire nuinies de dlflerents appareils rie sécurité :

V De parafoudres, ayant pour but d'enip^ciier les ilécbarg;cs iltuospliériques, lorsqu'elles viennent à tomber sur les fils, de pénétrer dans la voiture;

2° De coupe-circuits, qui doivent empêcher un courant trop inlleiisc de traverser le moteur, lorsque l'efforl à produire devient luiniiînie trop grand.

Ces coupe-circuits sont composés de fils de plomb ou de cuivre ijai se fondent lorsque l'intensité du courant dépasse une certaine limite, lixée d'avance.

n^%ct!pÉHATIo.^

Lorsqu'une voiture d'un poids P remonte une rampe p, le travail nécessaire pour lui faire franchir cette rampe de longueur /, en adlieltanl un coefficient de résistance r, aux bornes du moteur, sera :

T=iP{p + r)l.

Lorsque la voiture descendra la même pente, en supposant ^ilB celle-ci soit supérieure à la résistance r, la voiture prendra ttne vitesse accélérée, et les freins seront nécessaires pour régulariser la vitesse el absorber une partie du travail de la gravité.

On s'est demandé si, au lieu de dépenser ce travail en pure Jifirle par les freins, il ne serait pas possible de l'employer pour récupérer une partie de l'énergie dépensée en montant la rampe. Le travail dont ou peut disposer en descendant la pente est :

T = Plp-r)l

mais. ooniiiK» les aceumuiatcurs n<» resliluont qut? 70 p. 100 ir réncTpic arcuniulrc, le travail ilisponihle sera soulonienl :

L(» rapport entre le travail disponible aux horncs et récupérv pendant la d(»srente, au travail absorbé a la montée, sera :

(i'est ee que M. Sareia. dans son intéressant mémoire surin récupération, publié d'dn& Vlndusirie Électrique^ appelle lecoef/icient de récupération.

La formule montre que ce cot^fficient augmente avec p^ c'esl-àdire avec la pente, et que la récupération sera d*autant plus grande que celle-ci sera plus forte. Ainsi, en admettant une résistanff moyenne de 13.5 kg. par tonne, qui est celle que nous avons admise pour les voies à ornière, on aura évidemment une récupération nulb» sur les pentes de 13.;) mm., mais sur les pentesdf 5)0 nmi. ([ui représentent le maxinumi (|ue nous avons admis, cotte récupération sera dt» :

no 1*1 H

^>"<^ ...> . ! 1 = 0.402, soit 40 p. 100.

oO H- 13,0

La même formule montre (jue R augmente à mesure que r. c'est-à-din» h» coefficient de résistance, dinnnue. Ainsi, sur uni* pente de oO nnu. avec un coefficient de 13.?) m. on aura : |{ = 0,70

kTT -j- iV" "^ ^^^02. connue ci-dessus; avec un coeWicient di' résistance de 10 kg. ce coefficient R deviendra :

W = 0.70 l^^ 7 ^^^ = 0,460 soit 47j). 100.