Rendement

l'arbre à un niveau supérieur à celui de l'essieu. Pour réaliser les grandes puissances nécessaires à ces voitures, on laisse dans la carcasse de larges ouvertures qui permettent dans les fils l'emploi de densités de courant élevées, sans présenter d'inconvénient sensible pour des moteurs circulant sur plate-forme séparée. Grâce aux vitesses plus grandes réalisées sur les chemins de fer, les mêmes moteurs peuvent y développer des puissances bien supérieures à celles qu'ils donnent sur des tramways; les puissances courantes des unités sont 50, 100 et 200 chev.

Pertes

Hysteresis en Furn
Frottement et engrenages

en %

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

Courant en ampères.

Répartition des pertes relatives sous les diverses charges dans un
moteur de tramway. Moteur G. E. 1000.

Les rendements à pleine charge vont en augmentant avec la puissance des moteurs ils croissent de 80 p. 100 (engrenages compris) pour ceux de 25 chev. à 90 p. 100 pour ceux de 200 chev. Les rendements moyens varient dans la même proportion.

La figure 160, qui résume les résultats d'essais effectués au laboratoire de la General Electric Co. sur le moteur G. E. 1 000, indique comment les pertes se répartissent dans un bon moteur au régime de pleine charge, qui est ici 40 amp. : 5 p. 100 pour les frottements des paliers et des engrenages, 4 p. 100 pour l'hystérésis et les courants de Foucault dans l'induit, 3 p. 100 pour l'effet Joule dans l'induit, 4 p. 100 dans l'inducteur, soit en tout 16 p. 100.

En pratique, pour les tramways, on ne doit pas compter sur plus de 0,75 à 0,80 de rendement total en pleine charge, par suite de l'usure des engrenages qui augmente les frottements.

Les variations de charge modifient la répartition des pertes plus que leur valeur totale relative, qui, comme le montre la figure 160, reste constante entre des limites assez éloignées,

Comme on le verra mieux au chapitre de la Traction, la véritable constante caractéristique d'un moteur n'est pas sa puissance, qui dépend essentiellement de sa vitesse et, par suite, de celle des voitures et du diamètre des roues, mais bien son couple moteur normal, qui est fonction simplement du flux magnétique inducteur et de la section totale des fils de cuivre que l'induit peut porter.

Le même couple moteur peut être réalisé avec des vitesses différentes, suivant qu'on répartit cette section totale en un nombre plus ou moins grand de spires.

Deux cas sont donc à distinguer, croyons-nous, pour la définition industrielle d'un moteur de traction, suivant que la vitesse en est ou non limitée par des considérations étrangères à la construction :

1o Dans le cas des moteurs de tramways ordinaires et dans celui des moteurs gearless » de chemins de fer, la vitesse est limitée par celle des voitures, comme on l'a vu (p. 105 et 138), à des valeurs inférieures à la limite imposée par la force centrifuge; la puissance qu'on fait produire à l'appareil n'est qu'une fraction de sa puissance industrielle.

Le moteur ne peut donc être défini que par une seule constante, son couple moteur mesuré sur l'arbre.

Quant au couple sur l'essieu, il dépend du coefficient de réduction des engrenages et est inversement proportionnel à celui-ci, toutes choses égales d'ailleurs. Pour tirer le meilleur parti d'un moteur, on doit donc employer des engrenages ayant un coefficient aussi réduit que possible.

2o Au contraire, les moteurs de chemins de fer atteignent aisément, comme le montre le tableau de la page 139, la vitesse limite et la dépasseraient même si l'on ne réduisait la différence entre les vitesses du moteur et de l'essieu par le choix du coefficient de réduction.

Dans ces conditions, on utilise bien effectivement la puissance industrielle du moteur et celle-ci peut par conséquent servir à le définir au point de vue de la traction; cependant, même dans ce cas, il est plus avantageux pour définition d'indiquer son couple maximum et sa vitesse maxima en nombre de tours par minute.

Nous n'avons pu faire connaître ces deux facteurs dans les renseignements monographiques que nous donnons dans le paragraphe 3 qu'autant que nous avons pu obtenir des constructeurs les éléments suffisants pour en déduire la valeur du couple.

Ce couple se mesure par le moment de l'effort produit à la jante des roues, en tenant compte de la réduction des engrenages, ou par la puissance du moteur, en tenant compte de la vitesse correspondante. Soit :

F l'effort de traction normal à la jante des roues, en kilogrammes;

n la vitesse correspondante du moteur, en tours par minute;

P la puissance normale développée à la jante, en chevaux;

R le rayon des roues, en mètres ;

m le rapport du nombre de dents de la roue à celui du pignon;

C le couple moteur utilisé à la périphérie du pignon, en kilogrammètres.

La valeur de C est donnée par l'une ou l'autre des deux expressions suivantes :

Par exemple, un moteur, ordinaire de tramway, qui réalise à la jante de roues de 0,84 m. de diamètre un effort de 360 kg. avec un coefficient de réduction de 4,8, donne un couple utile, engrenages compris, de

Si l'on admet une perte d'énergie de 5 p. 100 dans les engrenages, le couple correspondant sur l'arbre du moteur est

3,15
0,95

= 33 kgm.

Un des moteurs américains les plus puissants pour grandes

automobiles, à notre connaissance, le moteur Walker no 20, donne environ 300 kgm. Les moteurs de locomotives peuvent atteindre des puissances encore plus élevées; ceux des locomotives du Baltimore and Ohio Railroad (voir ch. ví), qui pèsent 13 tonnes, développent normalement 350 chev. à 120 tours, d'où un couple

C=

717 X 350

120

=2090 kgm.

soit 2000 kilogrammètres en nombre rond.

Poids et prix. — D'après ce qui précède, on voit que les prix et les poids doivent être rapportés suivant les cas aux couples ou aux puissances maxima des moteurs; les valeurs les plus intéressantes sont celles rapportées au kilogrammètre de couple.

Les poids sont un peu variables suivant les constructeurs; les moteurs de tramways ordinaires à simple réduction, de 35 kgm. environ (en régime forcé), auxquels nous venons de faire allusion, pèsent en général, avec leurs engrenages, 800 à 1000 kg.', soit 23 à 30 kg. par kilogrammètre, ou 2 à 3 kg. par kilogramme d'effort à la jante d'une roue de 0,80 m., dans l'hypothèse d'un coefficient de réduction voisin de 1/5.

Il est sage de compter seulement sur les chiffres les plus forts si l'on ne veut pas trop d'échauffement.

Pour les grands moteurs à simple réduction, qui ont une meilleure utilisation spécifique et qui sont mieux ventilés, le poids s'abaisse à 15 kg. environ par kilogrammètre.

Sur les chemins de fer, lorsqu'on atteint la vitesse périphérique de 20 à 25 mètres par seconde, le poids par cheval de puissance s'abaisse aux chiffres de 15 à 20 kg., et même au-dessous.

Le prix des moteurs de 800 à 1 000 kg. est compris en général entre 4 et 5000 francs, soit 4 à 5 francs par kilogramme de poids

On aura une idée des éléments dont se compose ce poids en analysant celui de 800 kilogrammes, en chiffres ronds, que pèse le moteur G. E. 800.

total, ou 100 à 130 francs par kilogrammètre de couple utile; ces prix spécifiques doivent être abaissés pour les gros moteurs.

$ 3.

DESCRIPTION DE QUELQUES MOTEURS

Pour préciser davantage les indications précédentes, nous donnerons la description sommaire des principaux matériels moteurs

américains et européens, ainsi que les dessins d'encombrement d'unités variées, allant de 25 à 200 chevaux; ces données pourront être utilisées pour des avant-projets dans les cas les plus divers.

Pour faciliter les recherches, nous joindrons aux descriptions des principaux moteurs les courbes représentant leur fonctionnement, bien que l'étude de celui-ci ne trouve sa place qu'au chapitre Traction.