<Desc/Clms Page number 1>
-Dispositif permettant de faire varier la réais- @ tance ou la réactance dans un circuit électrique. "
La présente invention a pour objet un dispositif permettant de faire varier, automatiquemen ou non, de façon essentiellement progressive, à partir de, zéro, jusqu'à, une valeur déterminée, ou inversement, ou entre, des valeurs données quelconques jusqu'à l'infini, la résistance ou la réactance d'un circuit électrique (moteur électrique, machine ou appareil utilisant le courant élec- trique),dont l'intensité ou la tension' doivent être réglées.
,ce, résultat étant obtenu par le déplacement d'un curseur plan
<Desc/Clms Page number 2>
sur une résistance ou self appropriés, bobinés en hélicoi'de sous l'effet de la force centrifuge ou force quelconque, communiqué directement ou indirectement par le mouvement d'un organe faisant partie intégrante ou non, de l'appareil auquel le dispositif est appliqué.
L'obtention de la variation de résistance ou de réactance par le déplacement du curseur, au long de la résis- tance ou de la réactance, revient à faire déplacer ce curseur. selon une loi déterminée à l'avance, qui dépendra de la loi de variation de la résistance ou de la réactance, dans l'hé- licoïde
Pour réaliser cette loi, on équilibre lea effort quelconques ou centrifuges, appliquée au curseur au moyen d'un ou plusieurs ressorts avec ou sans interposition de ca mes ou organes susceptibles de produire la transformation du mouvement prévu par la loi.
Le dessin annexé représente,à titre d'exemple, plusieurs formes de réalisation pratique de la présente invention.
Les fibres 1 et 2 représentent un dispositif de rhéostat de démarrage pour le démarra@ de moteurs électriques, à action rigoureusement progressive, automatique autoprotectrice et sans pointe d'intensité.
La figure 3 montre une réalisation perfection- née du dispositif de la figure 1.
La Figure 4 montre le détail du monta du dispositif de sécurité.
La figure 5 et la figure 6 montrent deux variantes.
La figure représente un dispositif pour le réglage de la vitesse d'u moteur électrique .
<Desc/Clms Page number 3>
En se référant aux figures 1 et 2 du dessin :
1 désigne l'arbre du moteur qu'il s'agit de faire démarrer. Cet arbre est solidaire d'une pièce 2, placée dans un plan perpendiculaire à son axe cette pièce comporte des évidements 3 dans lesquels sont logée, les résia- tances de démarra 4, une pour chaque phase.
Chaque résistance peut être constituée par un fil de section quelconque; elle est enroulée à apirea jointives ou non. A l'intérieur de cette résistance est pla- cée une maeeelotte 5, en cuivre par exemple, ou toute autre matière formée de plusieurs pièces, maintenues appliquées contre ladite réaiatance, par un ou plusieurs petits res- sorte 6,
Cette masselotte 5 qui joue le rôle de curseur est poussée vere l'axe 1 par un reaeort 7, prenant appui contre le couvercle 8 adapté sur la pièce 2.
( Si l'on suppose que le dispositif eat destiné à démarrer un moteur à courant triphasé, bobiné avec trois phases au rotor, il y aura trois résistances semblables à celels-ci-dessus décrites, fixées dana un même plan, à
120 l'une de l'autre,
Le fonctionnement de ce dispositif est le sui vant :"
Le moteur étant arrêté, la masselotte 5 insère les résistance$ 4 une dana chaque phaae. Le courant de la phase correspondante du rotor, arrive en 9, parcourt lea résistances 4, passe par le curseur 5, le conducteur quel- conque 10 et arrive à la mass 2, constituant,le point neutre ,symétrique de 0.
Si l'on met le courant aur le atator du moteur, celui-ci démarrera, tendant à prendre une vitesse détermi- née par la valeur de la résistance 4 intercalera, ce moment.
<Desc/Clms Page number 4>
Dès que cette vitesse sera atteinte, la masselotte 5, dont
EMI4.1
la masse est ja4ioµ#uaemenb choisie, soumise à la force centrifu, commence à vaindre l'action du ressort 7 et le curseur 5 se déplace vers l'extérieur, dans le sens de la flè- che f. Dana ce déplacement, la pièce 5 frottant eur la résia-. tance 4, diminue la valeur de cette dernière d'une façon
EMI4.2
rigoureusement proesaive, - car 4 est bobiné auivant lu hélicoi'de et 5 est un plan, - ce qui donne au moteur une
EMI4.3
vitesse plue grande, il le produit alors une aUl1tation de la force centrifuge et un déplacement consécutif de 5 et ainsi de suite, jusqu'à ce que 5 se trouve au contact de 8 ; 4étant hors circuit, le moteur aura alors atteint aa vitesse normale.
Bien entendu, les résistance% 4 seront appro-
EMI4.4
priées aux constantes du moteur enviaagé.
Dans ce cas particulier de démarrage de moteur, comme dans toute autre application, un premier avanta
EMI4.5
réside dane la grande robutesse que l'on peut donner à l'ap- pareil qui est absolument mécatiilm.
Le contact constant carnear-r6a in tance, sup- prime totalement les étincelles et, par i3,.iite, la principa le caSase de détérioration. Une 1isposibion particulière permettant d'éliminer ra4éalemenb les étincelles consiste à faire la sortie de chaque résistance à la masse même du démarreur qui conatiboe alors le point commun du rotor.
On voitde suite que, quel que soit le contact masselotte... résistance, le courant rotorique, sera toujous formé à travers les résistances, na pourra jamaia être coupé, ce qui annule toute cause l'étincelle%. La diminution progres-
EMI4.6
aive de la résistance aupprime lea à coupa tur le aecteur et la viteaae eat acquise, elle-même, pro,3requivement; il est
<Desc/Clms Page number 5>
donc possible de démarrer automatiquement an moteur d'ane puissance quelconque sans cranite de perturbation% anorma- les sur le secteur de distribution.
La courbe de flexion du système d'équili aéra telle que, à une vitesse donnée brage de résistance déterminée, de aorte corresonenuneuvaleur que, au moment du démarrage les si ont une valeur permettant au mo- teur de développer son couple normal, le couple du moteur reste résistances constant et le moteur développe ainsi, pen- dant tout le tempe du démarra, aon couple normal. Bien entendu, on pourra obtenir tel couple que l'on voudra.
On ablsolumne que l'obtention de ce déplacement spécial du curseur en fonction de la signalers du moteur, pourra %'obtenir avec un système vitesse qui élastiaque constitué, par exemple : a) par un ressort peurt être spécial conique, à section variable ou de toute autre forme); b) par la combinaison de (spiral, ressorts, dont les efforts pourront être plusieurs. simultanés, ou différentiels,
La succdessitfs donne une forme de réalisation pratique du dispositif de la figure 3 1, dans laquelle on a introduit certaines modifications susceptibles de perfec- tionner le figure système et de rendre son application plus fac ile.
La résistance 4 pourra être constituée de façon absolument quelconque. Une forme particulièrement pratique consistera en uri fil approprié, ayant la forme d'un rectangLe, la résistance sera bobinée sur champ, d'où les avatntages suivants:
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
moindre encombrewent ;
EMI6.2
possibilité de réaliser un Qerr8. des spiras les unes contre lea autrea, de .talle sorte que le cylindre
EMI6.3
intérieur ainsi formé par la réaiabance puisse être usiné mécaniquemenb comme une pièce ordinaire et 9réaenter ail1ei une surface de contact parfaite.
L'isolement entre spires peut être réalité par exemple;
EMI6.4
a) par utilisation de métal oxydé ayant un oxyde lui-mime isolante. b) par l'intercalation entre chaque apire,
EMI6.5
d'une fine rondelle de matière isolante, a'TJnante, mica ou autre mois i e pour @es quali tée de réa iltance aux tempéra- turea élevées.
Suivant ces ionnéea, un appareil réalisé avec des résistances en nickel-chrome oxydé, présente les avan- tages suivante :
EMI6.6
Haute réaiabivite du nickel-chrome, donc poids de résistance et encombrement réduite au minimum.
EMI6.7
L'oxyde est isolant. juelalà 500. C donc la ré- siatance n'est pas compromise 118'111 'à cette température .
Avec un isolement supplémentaire en mica de 2 ou 3/10 de m/m on empêche le contact entre %pire%, jus- qu'à 900 environ.
Cet ensemble constitue donc une pièce mécani-
EMI6.8
que et électrique présentant une robuetaese et une aécurité de marche inégalées juaqu'à présent.
La maseelotte b, formée de tourneurs contacts iatendue par des reissorte interpoaéa, peut se disposer in- térieurement ou extérieurement (ou le% deux à la fois) à un
EMI6.9
bobinage hélicoi'dal sur lequel elle appuie. Un idag3 a,.zp-
<Desc/Clms Page number 7>
plémentaire peut être prévu. A cet effet,, unaxe 18 est centré sur le couvercle 8 et sur une pièce centrale 2'. Cet axe @uide par son milieu, le curseur, et tout danger de coinça* est évité.
Une forme avantageuse pour les contacts sera obtenue en constituant la masselotte de la façon suivante :
Une pièce centrale 5' gudiée sur la tige 18, porte,, sur ra périphérie, une rainure de guidage. Dans cette rainure a'emboitent n contacta 5 (constituent une couronne 11 visée) écartée lews une des autres par les petitd ressorts
6, assurant ainsi un contact particulièrement souple, à ratrapae de jeu automatique.
De plus. la partie supérieure de ces contacts a en principe, une section triangulaire. Cette f@rme est établie en vue d'aaaurer une mise en court-circuit à fin de course, utilisant l'excès de force centrifuge sur le ressort 7, par coincement sur les bagues de court...circuit 19 et 20.
Grâce à la forme particulière des contacts 5, ceux-ci viendront se bloquer entre les deux rondelles 19 et 20 élastiques ou non, épousant chacune un des flancs de la section conique précisée. Une des rondelles sera reliée à la sortie du courant, l'autre à l'entrée, et le blooag3 des contacts assurera la miss en court-circuit parfaite.
On pourra donner à l'une ou l'autre desdites rondelles, une certaine élasticité mécanique, pour qu' elle puisse, le cas échéant compenser les défauts d'usi- nage qui pourraient se produire, et assurer, dans toua les
<Desc/Clms Page number 8>
cas, le bon contact avec les frotteura.
Dana la figure 1, on a prévu comme support une masse métallique 2, unique, comportant trois alésagess, dans lesquels sont logés les dispositifs de démarra .
Si, pour uns cause accidentelle quiconque, l'une de ces pièces vient à se détériorer, son remplacement peut présenter certaines difficultés. Alora le remplacement total du démarreur s"impose, bien qu'une seule partie soit avari ée .
Pour éviter cet inconvénient, le support de la figure 3 est réalisé comme auit :
Chaque résistance est logée dane une boite 21 indépendante du reste du démarreur. La pièce centrale 2' alésée en son centre, est fixée,par tout moyen mécanique, sur l'arbre moteur 1. Extérieurement, cette pièce 2' compor- te trais dressages et centrages à 120 l'un de l'autre. Cha- que pièce ainsi centrée sur une face, y sera maintenue, par exemple, au moyen d'une bride 22 serrée par écrou et bou- lon 23. De cette façon, en cas de détérioration de l'une des trois résistances aon remplacement sera immédiat, par simple mise en place d'une boite complète.
Les boitea 21 dont il vient d'être question seront appropriées aux usages prévue du démarreur.
En effet, la chaleur dissipée dans la réais- tance, à chaque démarrage, devra être éliminée. Si lea démarrages sont peu fréquenta, la chaleur de ladite résis- tance se tranemettra à la boite ela rotation de l'ensem- ble aeaurant un vif refroidissement de cette dernière, cette chaleur aéra transmise à l'air.
Dana le caa de démarrages très fréquenta, ils se peut que cette dispersion de chaleur soit insuffisante.
On peut donc prévoir différentes réalisation des boites 21.
<Desc/Clms Page number 9>
Au lieu de la réaliser en masse pleine, on pourra la
EMI9.1
munir 4'ailebbei ou la rainurer, pour augaenter la sur face de rayonnement, ou même la fraiser pour mettre en
EMI9.2
contact direct la réeistance avec l'air extérieur.
Dana le cas de fortes puienancoes, la réais- tance à intercaler devenant beaucoup plus importante, une grande simplification pourra être apportée à l'ensemble de l'appareil: les boites 21 seront supprimées et lea résistances elles-même. seront boulonnées et fixées entre deux baguez de serrage.
Outre la simplification mécanique, le moindre
EMI9.3
prix de revient et la diminution de poidoe, cette dispoai- tion présente encore l 'avanbay3 de mettre toute la surface extérieure des réai.tances en contact direct avec l'air extérieur, ce qui augmente considérablement la radiation
EMI9.4
du 'Y8tème et permet de réali*r %oit des démarralJ3s plus fréquents, soit une résistance de section plue faible, pour une même valeur de courant.
EMI9.5
AI18Ûi bien dans le cas de la .fi S1rtJ 1 que dans le cae de la figure 3, on constate que l'un des avan. ta@'Je primordiaux de l'appareil conailate dans son faible encombrement, ou pour renverser la question, dana aa grosse capacité de résistance.
A cette sécurité de puissance ,'ajoute la
EMI9.6
protection à minima par retour de la maoaelêtte, automate quement à .on point de départ, en cas d'arrêt du moteur, et à maxima, pour utilisation d'un dispositif approprié, représenté figure 4, à titre d'exemple, et que l'on décrira
EMI9.7
ciapre, Un moteur équipé avec cette disposition, ne peut matériellement paa avoir ses bobinaa avariés pendant aon fonctionnement, quels que soitent lea accidents qui peuvent se produire,
<Desc/Clms Page number 10>
Le dispositif de protection à maxima dont il vient d'être question est réalisé comme suit :
La sortie du bobinaga du rotor est connectée directement avec la rondelle 19 de mise en court-circuits isolée du reste de l'appareil. La aorbie 9 de la résistance 4 est également reliée au rotor par l'intermédiaire d'un disjoncteur temporisé ou d'un fusible thermique calibré, ou de tout autre dispositif approprié 24. Le courant passe au travers de la résistance 4 et va à la masse en 2'. Mise à la masse, également, par 5,5' 18 le couvercle 20 ou bien par 5 et le câble 10.
Pendant le tempe de démarrage, le courant du rotor passe par 24, par 9 et par la résistance 4 pour aboutir à la masse 2',
A fin de course le dispositif 24 est mis hors de circuit de la façon suivante : le frotteur 5 établit une liaison directe entre 19 et 20 et le courant ne panne plus par 9 et 4 ni par 24. On voit donc que le courant électrique du rotor d'un moteur ainsi équipé n'utilisers le circuit 24,9 4 que pendant le temps de démerrage.
Si l'on place en 24 un disjoncteur temporisé d'un système quelconque ou un dispositif thermique, ou bien un fusible oalibré, l'un quelconque de ces appareils étant prévu pour supporter le passage du courant au moteur pendant un tempe déterminé, et si, pour une raison quel- conque le moteur reste calé on ne peut atteindre sa vitesse, ou bien s'il est surchargé au-delà de la limite prévue, la maaaelotte 5 ne subissant plus un effort centrifu, suffisant pour s'appliquer entre 19 et 20, le circuit 19,4,20 est rompu, et remplacé par le circuit 24,9,5,5',10,2'.
Si ce
<Desc/Clms Page number 11>
circuit rese établi pendant un temps supérieur à celui prévu, le disjoncteur ou fusible 24 joue et le courant est rompu dana la phase considérée.
Comme il en est de même dans les deux autres phases, dès qu'un accident ae produit, empêchant le moteur ,le fonctionner normalement, le courant rotorique se trouve coupé, Il ne passe plus dans le stator qu'un oourant très bible (Cas d'un tranaformateur ouvert) qu'il est facile alors d'éliminer à son tour, par l'utilisation d'un inter- rupteur statorique à minima d'intensité.
Il est évident que ce dispositif de protection peut s'appliquer sur tout dispositif de démarra qu'il soit semblable à celui décrit ci-dessus, ou différent.
La fixation de,% joncteurs aur l'appareil pourra se faite facilement de différentes façons, notamment en utilisant lea brides ,22 de la figure 3 comme support.
L'ensemble de l'appareil ainsi constitué avec le point commun des troia résistances des phases du rotor constitué par la masse même 2' de l'appareil, et lea frotteur* 5-5', l'axe 18 etc...... évite que le courant ne soit rompu, Il est monté directement sur l'arbre 1, ou avec interposition d'une bague iaolante, afin d'éviter le contact des bobines avec la masse du moteur.
Parmi les applications multiples de l'inven- tion, et pour s'en tenir, à titre d'exemple, à celles réalisées sur les moteurs électriques, on pourra citer le démarrge d'un moreur à ca d'écureilil. Dans ce cas, l'ap- pareil est le même que sur les figures 1 ou 3 ; il est fixé--sur l'arbre du moteur, Trois bagues (cas du moteur triphasé) et trois balais permettent la liaison dois trois phases du stator au démarreur tournant.
<Desc/Clms Page number 12>
Le processus est exactement le n'orne que précédemment; Seulement, le fait d'intercaler des réais. tances dans le stator d'un moteur lui enlève une partie de son couple. Cette application convient très bien pour les moteurs destinée à démarrer des transmissions à faible inertie, nécessitant pour le courant normal au démarrage, un couple de 0,2 à 0,3. L'avantage est d'utiliser un mo- teur plus robuste, -rotor à cage,- et de plue faible prix de revient.
Si le moteur a son rotor bobiné en diphaaé, deux résistances suffiront. La forme générale sera celle indiquée figure 5. On voit que les pièces 21 et 2' de la figure 3 sont remplacées par une seule 2, comte dans la figure 1. Cette pièce 2 comporte deux bossages 25 destinée à permettre le calage du démarreur sur l'arbre du moteur.
Toutes les autres pièces restent @emblables.
La liaison électrique 10 est toutefois simplifiée, le câ- ble va de masselotte à masselotte en passant sans aucune difficulté, dans l'évidement 26 éxistant autour de l'arbre 1.
L'avantage de ce dispositif réside dans le fait qu'il est d'un usinage très aimple et qu'il permet de réduire le poids total de l'appareil.
Le dispositif de démarra qui fait l'objet de la présente invention peut s'appliquer indifféremment à un moteur à courant alternatif ou à un moteur à courant continu.
Dans le cas d'un moteur continu, on peut pré- voir un dispositif tel que la résistance intercalée dans les inducteurs va en croissant avec la vitesse et l'autre intercalée dans l'induit va en décroissant.
<Desc/Clms Page number 13>
Une application particulièrement intéressante décoyle immédiatement de ce qui précède
On sait que certaines dynamos à usages spéciaux (éclaira de trains, groupes électrogènes, par éolienne, etc...) doivent débiter sous tension constante, alors que la vitesse de la machine, du fait de son mode d'entraine- ment, est essentiellement variable. Ces ensembles sont réalisés par des machines ordinaires dont on fait varier l'- excitation en fonction de la vitesse, par un dispositif de réglage automatique.
Les dispositifs existants sont de simples rhéostats commandés soit par l'intermédiaire de la force centrifuge, soit par la tension aux bornes, appareils par- ticulièrement encombrants, onéreux, délicats, à régler et le plus souvent indépendants de la machine elle-même.
En se reportant à la figure 5, par exemple, on voit que si les deux résistances sont en série avec les inducteurs et si elles sont susceptibles de supporter cons- tamment le courant desdits inducteurs, en donnant à la mas- selotte 5-5' un poids convenable, avec un système de res- sorts tel que cette masselotte ait sur la résistance des positions bien déterminées en fonction de la vitesse, la régulation automatique à obtenir est entièrement réalisée.
Le dispositif est monté sur l'arbre de la machine et est rigoureusement progressif, alors que les dispositifs anté- rieurs agissent par fractionnement.
De même, et par la combinaison de résistances intercalées dans les circuits,convenables, il sera pssis- ble de réaliser le démarrage automatique et progressif de tous moteurs spéciaux; moteurs asynchrones synchronisés, par exemple, en plaçant des résistances sur alternatif et conti- nu, moteurs monophasée asynchromes, avec une résistance dans
<Desc/Clms Page number 14>
une phase et une réactance dans l'autre (il est à noter que dans ce cas, la résistance est remplacée par du cui- vre, la masselotte étant en fer); moteurs monophasés répulsion, par intercalait on de résistance entre les ba- lais de mise en court-circuit du collecteur ou dans le circuit d'alimentation;
de moteurs d'induction mono ou polyphasée, par intercalation non plus de résistance mais de self dans le stator ou le rotor, etc....
Dans le cas où le moteur à démarrer aérait spécialement étudié pau son atilisation avec le démarreur faisant l'objet de l'invention, une forme de réalisation ''pourrait avantaguseemnt être celle représentée sur la figure 6. Dans ce montai, les résistances 4 sont bobinées concentriquement à l'arbre du moteur et logées (ou non) à l'intérieur même des tôles 27 du rotor. Les trois manse- lottes 5 sont solidaires les unes des autres et assurent leur contact avec les baguée 19 de mise en court-circuit, par l'action de ressorts 6, et de la force centrifu maximum à la vitesse de régime du moteur.
Un ressort 7 simple ou combiné équilibre l'effort centrifuge qui s'exer- ce sur une masselotte 28 et transmis aux frotteura 5, par l'intermédiaire d'une ou plusieurs cames 29 ou par un système de leviers articulés ou toute autre combinaison.
Dans les différents dispositifs ci-dessus décrits, on a envisagé le démarrage d'un moteur électri. que. Comme on le voit sur la figure 7, l'invention peut être appliquée également au réglage de la vitesse d'un moteur électrique.
Dans ce dispositif, le ressort 7 s'appuie non plus sur un couvercle comme dans le cas de la figure 1, mais sur une pièce mobile 11, terminée en biseau s'ap-
<Desc/Clms Page number 15>
puyant sur un plan incliné 12, qui fait partie d'une pièce cylindrique en forme de couronne 13 tournant avec l'ensemble.
Cette pièce 13 est montée de façon à pouvoir se déplacer sur un couvercle 8, et elle est maintenue ap- pliquée au moyen d'un ressort 14 contre une pièce 15 via- sée sur une pièce 16 fixée sur la carcasse du moteur par tout moyen approprié. Entre lea pièces 13 et 15 est inter- posée une butée 17. Si l'on visse ou dévisse la pièce 15 par rapport à la pièce 16, il est facile de concevoir que l'on produira un déplacement de la pièce, 13 qui aura pour effet de comprimer le ressort 14, par l'intermédiaire du plan incliné 12 soulevant ou abaiaaant la pièce mobile 11.
Le déplacement de la pièce 11 fera varier la tension du ressort 7 et l'on obtiendra ainsi, à volonté, par variatim de la position du curseur 5, sur l'hélicoide 4, une valeur de résistance déterminée, et un réglage rigoureux de la vitesse du moteur.
Il est bien entendu que toutes les formes de réalisation que l'on vient de décrire ne présentent aucun caractère limitatif et pourront recevoir toutes modifica- tione constructives désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention.