User:Acroterion/Jeumont-Heidmann

Le JH (pour Jeumont-Heidmann) est un équipement électromécanique de démarrage à résistances pour engins à moteur à courant continu, fabriqué initialement par les Forges et ateliers de constructions électriques de Jeumont et conçu par leur ingénieur-directeur Léon Heidmann.

Comme tout système électromécanique, il comporte de nombreuses pièces d'usure dont le remplacement régulier doit être planifié pour éviter autant que possible les pannes. L'avènement des circuits électroniques de contrôle, dépourvu de ces éléments d'usure, a rendu obsolète ce dispositif, bien que cela pose d'autres questions (notamment celle de la disponibilité des composants électroniques à long terme dans des installations prévues pour fonctionner plusieurs dizaines d'années).

The JH (for Jeumont-Heidmann) is an electromechanical starting equipment with resistances for machines with direct current motors, initially manufactured by the Forges and workshops of electrical constructions of Jeumont and designed by their engineer-director Léon Heidmann [1].

Like any electromechanical system, it has many wearing parts whose regular replacement must be planned to avoid breakdowns as much as possible. The advent of electronic control circuits, devoid of these wear elements, has made this device obsolete, although this raises other questions (notably that of the availability of long-term electronic components in installations intended to operate several decades).

Purpose
Les moteurs série à courant continu ont une trop faible résistance électrique au démarrage; des moyens ont donc du être développés pour limiter le courant au démarrage, en ajoutant une résistance, et la diminuer au fur et à mesure que la vitesse augmente : les rhéostats de démarrage. Initialement, ceux-ci étaient manipulés à la force du bras, ce qui pouvait éventuellement mener à des problèmes s'ils n'étaient pas manipulés adéquatement. Un mécanisme automatique gommait ce risque. Il fut également utilisé sur d'autres systèmes électromécaniques d'enclenchement séquentiel, par exemple pour la sélection d'une série d'enroulements secondaires d'un transformateur.

DC series motors have too low an electrical resistance at start-up; means therefore had to be developed to limit the current on starting, by adding a resistance, and reducing it as the speed increases: the starting rheostats. Initially, these were handled by arm force, which could eventually lead to problems if not handled properly. An automatic mechanism eliminated this risk. It was also used on other electromechanical sequential engagement systems, for example for the selection of a series of secondary windings of a transformer.

Principals
Le JH 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. Il est commandé par un servo-moteur électrique dont chaque révolution permet de passer un cran de l'arbre à cames via un disque cranté (fonctionnant la plupart du temps dans les deux sens, bien qu'une version simplifiée pour du matériel urbain qui ne tractionne qu'en phase d'accélération ait été également produite).

The JH consists of a camshaft opening and closing the contactors mechanically, allowing the resistances placed in series in the traction circuit to be gradually eliminated. It is controlled by an electric servo-motor, each revolution of which allows a notch of the camshaft to be shifted via a notched disc (operating most of the time in both directions, although a simplified version for urban equipment which does not pulls that in phase of acceleration was also produced).

Le succès du JH vient d'un coût d'entretien et d'un poids réduits par rapport aux dispositifs électromécaniques antérieurs. Ceux-ci fonctionnaient en effet également sur le principe d'un calage du disque à crans via l'insertion d'un "obstacle" dans la course de ce dernier afin de l'arrêter à la bonne position. Mais les dispositifs anciens impliquaient l'insertion de la cale alors que le moteur entrainait le disque, provoquant un choc brutal. Le dispositif de calage était donc surdimensionné afin de ne pas être brisé par l'inertie du moteur et de l'arbre à cames, et le moteur voyait sa durée de vie réduite par ces arrêts brutaux.

The success of the JH comes from a reduced maintenance cost and weight compared to previous electromechanical devices. These also functioned on the principle of wedging the notched disc via the insertion of an "obstacle" in the course of the latter in order to stop it in the right position. But the old devices involved inserting the wedge while the motor was driving the disc, causing a sudden shock. The timing device was therefore oversized so as not to be broken by the inertia of the engine and the camshaft, and the engine saw its life reduced by these sudden stops.

Dans le dispositif JH, le servo-moteur de commande entraine un disque secondaire qui fait un tour complet pour chaque cran. Ce disque est surmonté par un galet excentrique qui n'entraine l'arbre à cames (via son disque à crans) que durant une partie de sa révolution, soit celle où ce disque est libéré de son calage, chaque tour du servo-moteur étant décomposé en trois phases :
 * Durant la première phase, le servo-moteur monte en vitesse, le galet d'entrainement n'est pas engagé dans les crans du disque. Une tringle reliée au disque secondaire écarte la cale située à l'opposé de ce dernier par rapport au disque à crans ;
 * Durant la seconde phase, le servo-moteur est en régime, la cale a libéré le cran de verrouillage et le galet d'entrainement s'applique sur l'un des crans pour faire tourner l'arbre à cames ;
 * Durant la troisième phase, le servo-moteur peut décélérer, le galet s'est libéré du cran qu'il vient d'entrainer et la tringle de liaison repousse la cale dans le cran suivant.

In the JH device, the control servomotor drives a secondary disk which makes one complete revolution for each notch. This disc is surmounted by an eccentric roller which drives the camshaft (via its notched disc) only during part of its revolution, that is to say that in which this disc is released from its setting, each turn of the servomotor being broken down into three phases:
 * During the first phase, the servomotor increases in speed, the drive roller is not engaged in the notches of the disc. A rod connected to the secondary disc separates the wedge located opposite the latter with respect to the notched disc;
 * During the second phase, the servomotor is working, the wedge has released the locking notch and the drive roller is applied to one of the notches to turn the camshaft;
 * During the third phase, the servomotor can decelerate, the roller has freed itself from the notch it has just driven and the connecting rod pushes the wedge back into the next notch.

UUse
La locomotive prototype 2BB2 3201 (ex 242 AE 1 du PLM) sert de banc de test au JH en 1927. Divers matériels roulants notamment fournis par l'industrie ferroviaire française et belge
 * SNCF : Z 3700, Z 3800, Z 5100, Z 5300, Z 7100, BB 9200, BB 9300, CC 6001, BB 9003, BB 9004
 * RATP : MA 51, MP 55, MP59, MS 61, MF 67, MP 73
 * STC: MP 68, NM73A, NM 73B
 * MDS: NS-74
 * RTM : MPM 76
 * SNCB : tout le matériel à traction électrique (3000 volts, courant continu) livré entre 1950 et 1972, soient les motrices série 22, 23, 25 et 26 ainsi que les automotrices classiques livrées durant cette période.