DESCRIPTION
Alimentation électrique des appareils
amenés à travailler sous eau
La présente invention se rapporte à l'alimentation électrique des appareils amenés à travailler sous eau sans mettre en danger la sécurité des personnes et plus particulièrement à l'alimentation électrique des robots de piscine.
Par robot de piscine on entend tout appareil pouvant être utilisé sous eau alimenté par une source électrique, et en particulier le matériel mobile utilisé par exemple comme moyen de nettoyage de piscines.
Jusqu'à ce jour, le matériel électrique travaillant sous eau reste souvent encore alimenté en 220V ou en 380V malgré les risques évidents d'électrocution, et même parfois à l'encontre de certaines règles techniques.
Il est cependant connu que l'usage de moteurs basse tension tend à se généraliser de manière à ce qu'un manque d'étanchéité du moteur ne conduise pas à des risques d'électrocution.
Toutefois, arrivé à un certain seuil de puissance, ces moteurs basse tension demandent un courant tel que la section du câble d'alimentation deviendrait énorme. Non seulement, par son poids, le câble .cesse d'être manipulable aisément, mais il n'est pratiquement plus <EMI ID=1.1>
gaine gonflée comme c'est l'usage. De plus, même en prévoyant un câble de forte section, étant donné les longueurs en usage (18 à 40 mètres) la chute de tension est telle que le moteur n'est plus alimenté normalement. C'est particulièrement vrai au moment du démarrage où, à la limite, l'appel de courant est tel, et la chute de tension si importante, que le moteur ne démarre plus du tout.
Il a déjà été proposé d'utiliser des moteurs triphasés basse tension, qui, bien sûr, ont un excellent couple de démarrage, un bon prix de revient et un bon rendement, mais leur usage est limité aux machines professionnelles, car, en piscine privée, l'utilisateur dispose rarement de courant triphasé au bord de l'eau.
C'est pourquoi, les moteurs basse tension les plus couramment utilisés actuellement, malgré leurs problèmes de couple de démarrage, sont des moteurs monophasés à cage d'écureuil avec bobinage principal alimenté par le réseau et bobinage auxiliaire alimenté à travers un condensateur qui déphasent à � 90[deg.]tensions et courants.
Si on travaille en basse tension, chaque bobinage moteur est en principe alimenté par son propre transfo, et le condensateur se trouve généralement en amont de son transformateur abaisseur.
Pour ce qui est de l'usage de moteurs monophasés universels, la présence des balais pose des sérieux problèmes dans un moteur étanche, et a fortiori en cas de fuite.
La présente invention a pour objet une alimentation électrique simple d'un appareil amené à travailler sous eau à l'aide d'un moteur basse tension, qui a une puissance suffisante, un bon couple de démarrage, peut être alimenté par un câble d'alimentation léger, qui répond aux normes de sécurité et qui peut être branché sur une source de courant classique monophasé .
L'invention est caractérisée par l'utilisation d'un moteur triphasé à basse tension, laquelle basse tension triphasée est reconstituée à partir d'une source de courant mono- ou biphasé. Un courant triphasé peut, par exemple, être reconstitué à l'aide d'un montage transformateur utilisant deux sources monophasées déphasées de i 90[deg.].
En effet on connaît déjà certains montages transformateur permettant d'alimenter deux utilisateurs monophasés de même puissance à partir d'un réseau triphasé. Ces montages n'ont pas connu beaucoup d'applications pratiques car ils avaient le grand inconvénient de ne fonctionner correctement qu'avec une charge donnée; dès que la charge variait, le système se déséquilibrait.
Selon l'invention, on utilise un montage similaire mais dans le sens opposé, c'est-à-dire qu'on produit un courant triphasé à partir d'un courant mono- ou biphasé. Etant donné que la charge d'un robot de piscine est quasi constante, l'inconvénient du montage est sans influence dans cette application.
Selon un mode d'application préférentiel, on utilise un moteur triphasé à cage d'écureuil.
Selon un mode d'application avantageux, on connecte le câble d'alimentation du moteur à l'aide d'une prise pivotante et on empêche de ce fait toute vrille du câble. Etant données les faibles tensions, il n'est pas du tout indispensable que cette prise soit étanche à l'eau.
L'invention sera décrite plus en détail à l'aide d'exemples de mise en application en se référant aux figures jointes, qui représentent:
- la figure 1 : un schéma classique d'alimentation d'un moteur basse tension monophasé suivant l'état de la technique;
- la figure 2 : un schéma d'alimentation d'un moteur basse tension triphasé suivant une forme de mise en application de l'invention;
- la figure 3 : un schéma d'alimentation selon une autre forme de mise en application de l'invention.
La comparaison entre les schémas des figures 1 et 2 rendra évidents les avantages résultants de la présente invention.
La figure 1 représente un schéma d'un moteur basse tension alimenté par le réseau avec un bobinage auxiliaire alimenté à travers un condensateur. Une tension de 220V 1 venant d'une source monophasée 2 passe par un transformateur 3, qui transforme la tension de 220V en 11, 94V . Une seconde tension 4 dérivée de la première passe via un condensateur 5, ayant pour but de déphaser la tension 4 par rapport à la tension 1 et ensuite par un transformateur,6 qui transforme cette tension 4 de 220V en 8,24V.
Les tensions 1 et 4 ainsi abaissées passent par un câble 7 de 18 m de long et alimentent les deux phases 8 et 10 du moteur M se trouvant dans une piscine sous eau. La surface de l'eau est représentée par la ligne N. Lorsque le câble 7 est muni de trois conducteurs de 6 mm2 les tensions se présentant dans le système sont:
<EMI ID=2.1>
L'intensité est la suivante:
<EMI ID=3.1>
<EMI ID=4.1>
et i10 sont déphasés d'environ 90[deg.] .
Ce schéma montre que l'équilibrage des deux phases 8 et 10 n'est pas idéal et que la tension devient trop basse pour alimenter le moteur correctement, surtout pendant les phases transitoires. De ce fait le couple de démarrage est très faible.
La figure 2 montre un schéma avec un montage transformateur selon l'invention. Afin de pouvoir comparer, on a utilisé les mêmes chiffres de référence que ceux utilisés dans la fig. 1. La figure 2 est identique à la fig. 1 sauf que les conducteurs 11 et 12 venant des transformateurs 3 et 6 dans la fig. 1 et formant ensemble le troisième conducteur du moteur M, sont remplacées dans la figure 2 par un montage selon lequel le conducteur basse tension 21 venant du bobinage secondaire du transformateur 3 du premier circuit est connectée à une prise médiane du bobinage secondaire (basse tension) 22 du transformateur 6 du second circuit. Le conducteur 23 sortant du bobinage secondaire du transformateur 6 forme la troisième phase 9 du moteur M.
La première phase 8 du moteur M étant connectée à une sortie du bobinage secondaire du premier circuit (transformateur 3) et la seconde phase 10 du moteur triphasé M étant connectée à la sortie de bobinage secondaire du transformateur 6 du second circuit.
Avec un câble de même longueur, c'est-à-dire 18 m, mais muni de trois conducteurs de 4 mm<2> seulement, les tensions se présentant dans le système sont:
<EMI ID=5.1>
L'intensité est la suivante:
<EMI ID=6.1>
On constate cette fois que les trois courants secondaires sont déphasés exactement de 120[deg.] .
Plus généralement le rapport des tensions peut être
<EMI ID=7.1>
égales entre elles, ainsi que les trois courants absorbés.
Ce schéma présente un équilibrage parfait des trois phases et une faible chute de tension en fin de câble au moteur M, ce qui donne un rendement tout à fait acceptable. Les 32A disponibles pour chaque phase du moteur M permettent d'alimenter un moteur triphasé de 1500 tours d'une puissance d'environ 370 W (0,5 CV).
Un câble de 18 m à trois conducteurs de 4 mm<2> muni de sa gaine de flottage pèse environ 3,5 kg. La chute de tension est de l'ordre de 4V.
Etant donné que les règles de sécurité imposent une tension maximale de 12V sous l'eau, la tension nominale du moteur sera de 8V .
La figure 3 représente un schéma d'alimentation selon une autre forme de mise en application de l'invention, utilisant un seul transformateur à trois paires de bobinages et à circuit magnétique triphasé.
A partir de la tension 31 de 220V et la tension 32 de
220V déphasées d'environ 90[deg.] par rapport à la tension 31, à l'aide d'un condensateur 33, on alimente les trois bobinages primaires 34,
35 et 36 d'un transformateur triphasé. Chaque bobinage primaire a une tension nominale de 220V, deux d'entre eux, (dans l'exemple les bobinages 34 et 36) ont une prise intermédiaire à 127V. Le circuit parcouru par la tension 31 reprend en série le segment 37 du bobinage 34 et le segment 38 du bobinage 36. Chacun des segments 37 et 38 ayant 127V.
Le circuit parcouru par la tension 32 reprend en série le bobinage 35 de 220V et les deux segments restants 39 et 40 des bobinages 34 et 36 chacun pour 93V.
Les bobinages secondaires 41, 42 et 43 ont chacun 12V et leurs sorties constituent les trois phases du moteur 48.
Les tensions dans le système sont donc les suivants:
<EMI ID=8.1>
Dans ce cas on constate également que les trois courants secondaires sont égaux entre eux et donc déphasés de 120[deg.].
Un schéma similaire peut être obtenu à partir d'une tension différente de 220V pour autant qu'on respecte substantiellement les rapports de tensions et les angles de déphasage.
<EMI ID=9.1>
Il est clair qu'un courant triphasé peut également être reconstitué à partir d'un courant classique monophasé à l'aide d'un circuit électronique. Diverses formes de mise en application peuvent être proposées par l'homme du métier, comme par exemple un circuit électronique de redressement en courant continu suivi d'un onduleur triphasé. Cette transformation peut bien entendu également se réaliser par un groupe rotatif ou tout autre procédé connu des hommes de l'art.
Les avantages du système à moteur triphasé sont évidents :
- il y a un très bon couple de démarrage;
- il n'a ni balais, ni contact centrifuge, ni condensateur interne difficilement compatibles avec un moteur étanche;
- en cas de chute de tension due à la ligne, son couple baisse mais très raisonnablement par rapport au moteur monophasé;
- le prix de revient d'un moteur triphasé est nettement plus bas que celui des exécutions monophasées;
- en cas de perte d'étanchéité, avec une tension de moins de 12 V et pour autant que les paliers le supportent, les inconvénients sont mineurs si non nuls;
- comme le moteur monophasé à condensateur extérieur, le moteur triphasé est bien sûr alimenté par un câble à trois conducteurs, mais, à puissance et tension égales, les courants nécessaires sont sensiblement plus bas.
De plus, les trois courants étant d'office équilibrés alors que c'est presqu'impossible pour un moteur monophasé à trois fils, les trois conducteurs du câble sont toujours utilisés de manière optimale. Avec un moteur triphasé, on pourra donc, à puissance égale, utiliser un câble de section sensiblement plus faible.
Un avantage supplémentaire qui résulte de l'utilisation d'un moteur triphasé est la possibilité de pouvoir éviter le vrillage du câble en utilisant une prise pivotante, par exemple une prise du type JACQ triphasée, au niveau du robot immergé.
Il est clair que l'invention n'est pas limitée par les formes de mise en application décrites et que de nombreuses variantes peuvent être utilisées par l'homme du métier. Ainsi par exemple en variante du schéma de la fig. 2, le condensateur de déphasage peut être placé indifféremment sur l'alimentation de l'un ou l'autre transformateur. De même dans la pratique, on peut être amené à déplacer légèrement à gauche ou à droite la prise médiane du secondaire du transformateur 6.
Le déphasage relatif de 90[deg.] entre les deux alimentations monophasées peut être obtenu par tout moyen quelconque, autre qu'un condensateur, tel par exemple une self, un système électronique, etc... Dans le cas d'utilisation d'une self, celle-ci peut faire partie intégrante d'un des deux transformateurs.
Le déphasage des deux alimentations ne doit pas nécessairement être de 90[deg.]; on peut être amené dans la pratique à le modifier légèrement, seul le déphasage des courants secondaires étant réellement important.
Il est évident que les rapports de transformation peuvent être adaptés par l'homme du métier selon les circonstances.
REVENDICATIONS
1. Procédé d'alimentation électrique d'un appareil amené à travailler sous eau pourvu d'un moteur triphasé à basse tension, caractérisé en ce qu'on alimente ce moteur à l'aide d'un courant triphasé reconstitué à partir d'un courant monophasé ou biphasé.
2. Procédé d'alimentation électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on reconstitue le courant triphasé à l'aide d'un montage transformateur utilisant deux sources mono- ou biphasées, déphasées de l'ordre de 90[deg.].
3. Dispositif d'alimentation électrique d'un appareil amené à travailler sous eau pourvu d'un moteur triphasé à basse tension, caractérisé par un courant triphasé reconstitué à partir d'un courant monophasé ou biphasé.