Système J.H.

Le système J.H. (pour Jeumont-Heidmann) est un équipement de démarrage à résistances pour le matériel à moteurs à courant continu. Le matériel ferroviaire français fonctionnant par moteurs à courant continu est jusqu’alors majoritairement équipé de rhéostats de démarrage, système permettant de faire varier le courant circulant dans le moteur.

Les moteurs série à courant continu ayant une trop faible résistance électrique au démarrage, des moyens ont dû être développés afin de limiter ce courant, puis l’augmenter au fur et à mesure que la vitesse augmente.

Le matériel roulant à courant continu utilisant le principe du rhéostat emploie plusieurs procédés afin d’atteindre la puissance électrique souhaitée. Le système électromécanique J.H. est constitué d’un arbre à cames ouvrant et fermant mécaniquement les contacteurs permettant d’éliminer progressivement les résistances placées en série dans le circuit de traction.

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Généralité

L’équipement J.H. commande les différentes phases du fonctionnement des moteurs de traction:
– élimination des résistances,
– shuntage des inducteurs,
– couplage traction freinage,
– inversion du sens de marche.
– un arbre à cames sur lequel sont fixées autant de cames de formes différentes qu’il y a de contacteurs à commander. Il comporte à ses extrémités: un plateau crénelé, une roue dentée,
– un servomoteur électrique (SME): en tournant, l’axe d’entraînement du SME s’engage dans une rainure du plateau crénelé et entraîne l’arbre à cames d’une valeur correspondant au déplacement d’une dent. Un verrou immobilise le plateau à chaque fin de tour du SME,
– un cylindre d’asservissement entraîné par l’arbre à cames: il contrôle les divers mouvements du SME et comporte des segments venant en contact avec des doigts fixes,
– un cylindre d’inversion qui change les sens du courant dans les induits des moteurs de traction. Il se compose d’un cylindre sur lequel sont fixées 4 cames agissant sur des contacteurs, il est commandé par l’arbre à cames,
– un combinateur traction (T) freinage (F) qui permet de réaliser en fonction de sa position T ou F la commande des moteurs en traction ou en freinage électrique; il est entraîné par le cylindre d’asservissement. Lorsque le manipulateur est en position de traction ou au neutre alors que la vitesse du train est inférieure à 12 km/h, le combinateur est en position T.
Lorsque le manipulateur est sur une position de freinage ou au neutre alors que la vitesse est supérieure à 12 km/h, le combinateur est en position F.
 
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En jaune: le cylindre d’asservissement, composé de plusieurs mini-contacteurs en basse tension.
En orange: les contacteurs du J.H. recouverts par leurs boites de soufflage.
En rouge: le combinateur de traction / freinage et d’inversion de sens de marche.
En violet: les mini-contacts du combinateur en basse tension.
En bleu: le servo-moteur électrique (SME).
En mauve: l’arbre à cames.
En vert: le plateau crénelé.
 
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En jaune: les connections électriques.
En violet: les barreaux isolants de fixation du contacteur.
En rouge: le contact mobile monté sur une coquille en demi-lune.
En vert fluo: le contact fixe.
En vert: le rappel par ressort du contact mobile.
En cuivre: les pastilles en cuivre des contacts.
En bleu: la came avec en mauve la différence d’épaisseur dans la came pour l’ouverture ou la fermeture du contact.

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 Un contacteur fixe et mobile ainsi qu’une came du MF67.
Un servomoteur est un moteur conçu pour produire le mouvement précis d’un élément mécanique selon une commande externe.
Un servomoteur est un système motorisé capable d’atteindre des positions prédéterminées, puis de les maintenir. Sur le MF67 le servomoteur est nommé SME, monté dans le J.H. qui est commandé par le manipulateur en loge (traction – freinage), pour simplifier.
Le SME fonctionne par cran. Un cran signifie une ouverture ou une fermeture de contact électrique, qui à son tour élimine ou rajoute des résistances.
Le SME fait tourner un axe sur lequel sont fixées les cames qui font s’ouvrir ou se fermer ces contacts.
Par exemple: (sur un MF67 D)– Neutre: cran 0.
– En T1 (marqueur de cran de traction dans la loge) le J.H. grâce au SME se met au cran 3, uniquement un contact se ferme, on élimine donc peu de résistance, les moteurs de traction sont en série, le train avancement lentement.– En T5, le J.H. monte au cran 27, les résistances sont toutes éliminées, les moteurs passent en parallèle, on obtient la puissance maximum. Les trois J.H d’une rames sont synchronisés grâce à un système ampèremétrique. Les trois J.H. montent progressivement à un rythme défini. Il est possible de supprimer la synchronisation par un commutateur (IST) Quand IST est désactivè on dit que le JH monte à la « volée ».
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Détail du plateau crénelé.
 
 
Le circuit de traction aux différents crans
Les différents crans de traction sur le pupitre de loge de T1 à T5 sont réalisés par le combinateur J.H.
Chaque motrice comporte son combinateur de démarrage dont 27 positions actives, numérotées de 1 à 27, elles réalisent les
différents circuits nécessaires pour obtenir:
 
T1, « cran manœuvre »: les moteurs sont couplés en série, avec interposition d’une résistance totale de 6 ohms. Les inducteurs ne sont pas shuntés.
 
T2, « cran série plein champ »: les moteurs, toujours couplés en série, n’ont plus aucune résistance en série. Les inducteurs ne sont toujours pas shuntés.
 
T3, « cran série champ réduit »: le shuntage des inducteurs est provoqué par la fermeture succesive des contacteurs de shuntage.
 
T4, « cran parallèle plein champ »: le shuntage est d’abord interrompu, puis le changement de couplage a lieu. Les résistances mises en série sur chaque moteur sont progressivement éliminées. Les moteurs couplés en parallèle n’ont plus acune résistance en série, leurs inducteurs ne sont pas shuntés.
 
T5, « cran parallèle champ réduit »: le shuntage des inducteurs est provoqué par la fermeture successive des contacteurs de shuntage.
 
Le combinateur traction / freinage (T/F)
L’équipement de commande du combinateur TRACTION – FREINAGE réalise les tâches suivantes:
– il permet le contrôle de l’utilisation des moteurs en traction ou en freinage, en séparant efficacement ces deux fonctions,
– il dispose le combinateur T/F en position traction quand le manipulateur est, soit sur l’un des crans T1 à T5 soit sur le cran N (neutre), si la vitesse est inférieure à 12 Km/h,
– il dispose le combinateur T/F en position F quand le manipulateur est, en N ou F1 à F6 (crans de freinage sur le pupitre de loge), si la vitesse est supérieure à 12 Km/h.
 
Le combinateur d’inversion
La commande d’inversion réalise les tâches suivantes:
– elle dispose ou maintient le combinateur d’inversion pour la marche AVANT ou ARRIÈRE par le commutateur VR (contact en loge pour l’inversion du sens de marche),
– elle provoque l’ouverture du disjoncteur d’équipement traction (DET) lorsque le changement de marche est commandé et d’une manière générale, elle s’oppose à la fermeture du DET tant que l’inverseur n’est pas positionné pour la marche correspondante,
– elle interdit le changement de marche tant que la vitesse du train est supérieure à 1,5 Km/h.
 
Circuit de freinage
Le circuit de freinage à récupération est établi à condition que la vitesse soit supérieure à 12 Km/h.
 
Couplage des inducteurs: les moteurs sont alors utilisés en génératrice à excitation séparée. Les inducteurs sont couplés en série et alimentés par un pont de diodes qui redresse le courant alternatif fourni par la génératrice.
 
Commande du J.H. en freinage: la position du J.H. n’est donc pas asservie, en freinage, à celle du manipulateur, mais dépend uniquement de la vitesse de la rame et du courant inducteur des moteurs, ces informations sont traitées par un bloc électronique (RE) qui commande la progression du J.H. en conséquence.
 
Asservissement du couple: le cran de freinage demandé (F1 à F6) est converti en consigne de couple par le bloc RE, dont le rôle essentiel est de commander ensuite l’excitation de la génératrice GAA de façon à lui faire débiter dans les inducteurs le courant nécessaire, pour que les moteurs exercent le couple demandé.
 
Conjugaison du frein électrique et pneumatique: lorsque que le vitesse décroit au delà d’une certaine valeur, les moteurs ne peuvent plus exercer le couple demandé malgré un courant inducteur très important. L’effort est alors complété par le freinage pneumatique.
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Le J.H. sur son support de transport, on distingue les cames des contacteurs ainsi que le servomoteur d’entrainement.
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