Brevet FR2238129A1 — publié le 19750214

La présente invention concerne un dispositif pour installations frigorifiques à compression à entrainement électrique, destiné à assurer l'alimentation en énergie de la commande de systèmes à plusieurs et, par exemple, à quatre tensions et le réglage de la puissance de réfrigération par le réglage de la vitesse de rotation du compresseur, en particulier pour des voitures de chemin de fer utilisées pour le trafic international. La capacité frigorifique maximale nécessaire dans les pays de l'Europe méridionale est, pour 400C, de l'ordre de 30000 kcal/h. A cet effet, environ 15 à 17 kW de puissance à l'arbre du moteur d'entrai- nement sont nécessaires. Dans les pays de l'Europe septentrionale et centrale, le besoin en capacité frigorifique est souvent considérablement moindre, de sorte qu'un excès inutilisé de puissance à l'arbre reste disponible. L'invention a pour but d'exploiter utilement cette puissance à ltarbre jusqu a présent inutilisée. A cet effet, dans un dispositif du type défini au début du présent préambule, les moyens d'entraînement électriques sont accouplés, d'une part en permanence avec un alternateur chargeur de batterie et, d'autre part, selon la puissance à l'arbre résiduelle encore disponible et/ou selon la capacité frigorifique nécessaire, en fonction du temps ou de la puissance, avec le compresseur. Grâce à cette disposition, on dispose toujours d'une batterie suffisamment chargée pour l'installation de bord des voitures de chemin de fer.Le ou les moteurs d'entraînement doivent, bien entendu, être calculés de façon qu'ils soient suffisants au point de vue puissance, c'est-à-dire qu'ils doivent être à même de fournir la somme de la puissance de réfrigération maximale et de la puissance de charge constante (environ 5 kw) pour toutes les tensions de service susceptibles d'être utilisées. Dans la plupart des pays d'Europe méridionale, on dispose heureusement de 3 kV de tension continue. Les tensions de service dans les régions d'Europe centrale et septentrionale sont plus faibles et sont, par exemple, de 1500 V, 50 Hz ou de 1 kV, 16 2/-3 Hz. Comme moyens d'entraînement, on utilise, comme déjà proposé antérieurement, deux moteurs à courant continu à tension aux bornes moyenne actionnant un arbre commun et qui, selon la tension de service, fonctionnent dans un montage série ou shunt, ou encore dans un montage compound. Si pour 3 kV de tension continue, les moteurs sont calculés pour une puissance à l'arbre de 22 kW, alors on obtient encore pour 1 kV, 16 2/3 Hz (pays Danemark, Autriche, Suisse, Allemagne) environ 15 kW dont environ 10 kW seulement sont nécessaires par intermittence pour la commande de la machine frigorifique. Ce concept est donc universellement utilisable. En cas de besoin de capacité frigorifique, l'accouplement est embrayé. Si aucune capacité frigorifique n'est nécessaire, il reste débrayé. Si la puissance totale nécessaire vient à dépasser la puissance à l'arbre du moteur, l'accouplement d'entraînement de l'installation frigorifique n'est embrayé que par intermittence de manière à assurer une capacité frigorifique réduite de façon correspondante. I1 est avantageux d'utiliser, pour la-mise en oeuvre de l'invention des embrayages hydrauliques ou magnétiques. Toutefois, il est encore plus avantageux de prévoir l'utilisation dlun accouplement à réglage de vitesse de rotation continu tel que, par exemple, un convertisseur de couple hydraulique ou un turbocouplage de réglage.La machine à courant continu, qui peut oestre, par exemple, un moteur à induit double, peut alors tourner à une vitesse constante. La capacité frigorifique est réglée exclusivement par le réglage de la vitesse de rotation, c'est-à-dire par la variation du degré de remplissage du turbocoupleur. Pour un remplissage nul, aucune capacité frigorifique n'est fournie. Si l'on utilise des embrayages, lors de la mise en oeuvre de l'invention, la capacité frigorifique du compresseur est réglable, jusqu'à unelimite inférieure déterminée de la vitesse de rotation des moyens d'entraînement électriques, par le réglage de cette vitesse de rotation et, au-dessous, par l'intermédiaire d'un by-pass. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre de plusieurs exemples d'exécution et en se référant au dessin annexé sur lequel - la figure 1 représente un groupe frigorifique entraîné par l'intermédiaire d'un embrayage; et - la figure 2 représente un groupe frigorifique entraîné par l'intermédiaire d'un turbocoupleur de réglage. Dans l'exemple considéré sur la figure 1, deux moteurs à courant continu 1 et 2 à induit double servent à l'entraînement d'un alternateur triphasé 3 accouplé directement et d'une manière fixe, destiné à assurer la charge de la batterie et l'alimentation d'accessoires consommateurs de courant Comme alternateur, on utilise actuellement, de préférence, une machine à pôles saillants. En même temps, la puissance à l'arbre est transmise, par l'intermédiaire d'un embrayage 4, à un compresseur à hélice 5. Celui-ci fait partie d'un groupe frigorifique 6 constitué de la manière usuelle par un condenseur 7, un robinet de détente 8 et un évaporateur 9.En 10 sont indiqués des moteurs de ventilateurs et en Il un by-pass. Tdnt qu'aucune capacité frigorifique ntest nécessaire, l'embrayage 4 est désaccouplé, c'est-à-dire que le compresseur à hélice 5 reste immobile. L'alternateur triphasé 3, par contre, tourne constamment du fait de son accouplement fixé et charge la batterie en fonction de la vitesse rotation qui est réglable au moyen de résistances montées en série avec des enroulements des moteurs I, 2 formant le disposidd'entrainement. Si une refrigération doit avoir lieu, l'embrayage 4 est accouplé et le compresseur à hélice 5 est entraîné à la vitesse de rotation des moteurs 1 et 2.La capacité frigorifique est controlée parunerégulation combinée de la vitesse de rotation des moteurs 1, 2 à courant continu et à induit double et du by-pass réglable 11 produisant des pertes ajustables dans le circuit de réfrigération, ce by-pass étant prévu, en particulier,pour une régulation de la capacité frigorifique à des vitesses de rotation, par exemple La figure 2 représente une installation modifiée. Les éléments déjà représentés sur la figure 1 sont désignés sur la figure 2 par les mêmes références. Ici encorde, à partir de la machine double à courant continu 1, 2 sont entraînés, par l'intermédiaire d'un accouplement fixe, l'alternateur triphasé 3 de chargement de la batterie et d'alimentation d'accessoires consommateurs de courant et, par l'intermédiaire d'un accouplement variable, à un groupe frigorifique 6. Dans ce groupe frigorifique, le by-pass 11 de la figure 1 est supprimé et l'on a prévu, au lieu de ce by-pass et de l'embrayage 4 de la figure L, un turbocoupleur de réglage 12, dont le degré de remplissage est déterminé par une pompe de commande 13 munie d'un dispositif d'entraînement 14. Le comportement du coupleur 12 est déterminé par son degré de remplissage et il permet un réglage continu, c'est-à-dire sans paliers, de la vitesse de rotation du compresseur à hélice 5 pour une vitesse de rotation constante des moteurs d'entraînement 1, 2. Un réglage de la vitesse de rotation des moteurs d'entraînement au moyen de résistances montées en sér-ie avec les induits peut ainsi être évité. Le réglage de la vitesse de rotation permet une adaptation facile aux besoins de réfrigération selon les températures extérieures et lthumidité de l'air. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Dispositif pour installations frigorifiques à compression à entrainement électrique, destiné à assurer l'alimentation en énergie de la commande de systèmes à plusieurs et, par exemple, à quatre tensions et le réglage de la puissance de réfrigération par le réglage de la vitesse de rotation du compresseur, en particulier pour des voitures de chemin de fer utilisées pour le trafic international, ledit dispositif étant caractérisé en ce que des moyens d'entraînement électriques sont accouplés, d'une part en permanence avec un alternateur chargeur de batterie et, d'autre part, selon la puissance à l'arbre résiduelle encore disponible et/ou selon la capacité frigorifique nécessaire, en fonction du temps ou de la puissance, avec le compresseur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour assurer la liaison entre les moyens d'entratnement électriques et le compresseur, il est prévu un embrayage hydraulique ou mágnetique 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour assurer la liaison entre les moyens d'entrainement électriques et le compresseur, il est prévu un accouplement à réglage de vitesse continu tel que, par exemple, un convertisseur hydro-dynamique ou un turbocoupleur de réglage. 4. Dispositif selon revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la capacité frigorifique du compresseur est réglable, jusqu'à une limite inférieure déterminée de la vitesse de rotation des moyens d'entratnement électriques, par le réglage de cette vitesse de rotation et, au-dessous, au moyen d'un by-pass.