<Desc/Clms Page number 1>
-Dispositif pour la. protection des moteurs à courant alternatif polyphasé avec rotor en court-circuit"
On sait que, dans les moteurs asynchrones à courant alternatif polyphasé avec rotor en court,- circuit (moteur à "cagee d'écureuil" et moteurs avec rotor bobine). l'intensité du courant est considéra- ble au moment du démarrage. ladite intensité pouvant atteindre (surtout lorsqu'il s'agit de moteurs tels que les moteurs à. cage d'écureuil qui sont dépourvus de démarreur et qui effectuent un départ sous pleine change) quatre à cinq fois la. valeur de l'intensité @
<Desc/Clms Page number 2>
qui correspond au régime de marche normale du moteur.
En ce qui concerne ces moteurs, on s'est trouve dans la nécessité d'utiliser des coupe- circuit dont les fusibles soient calibrés à une di- mension suffisante afin qu'ils ne sautent pas, lors de la mise en marche du moteur; dans ces conditions la protection qu'offrent les coupe-circuit devient nécessairement problématique lorsque se produisent des perturbations du secteur, par exemple lorsque l'un des trois conducteurs de la ligne triphasée vient à être coupé.
Dans ce cas, en effet, il y a suppression du champ tournant normal dans le moteur, celui-ci n'étant alimenté que par une phase au moyen des deux conducteurs restés sous tension. Le fonctionnement d'un tel moteur qui* dans certaines conditions;) peut continuer à tourner se rapproche alors sensi- blement de celui d'un simple transformateur statique monophasé dont le circuit secondaire (ici le rotor) serait en court-circuit; l'appel de courant sur la phase restée sous tension devient excessif et déter- mine infailliblement la mise hors d'usage du moteur..
Par contre, si on utilise des fusibles plus faibles° mais convenant néanmoins pour le fonctionnement normal du moteur en marche, on risque de voir sauter lesdits fusibles lors de chaque démarrage;, notamment si le moteur, démuni de démarreur, comme c'est le cas avec les moteurs à cage d'écureuil, part en charge.
La présente invention a pour objet un dispo- sitif Qui remédie aux: inconvénients spécifiés ci- dessus.. Ce dispositif comprend des fusibles cali- brés pour une intensité de courant correspondant à la
<Desc/Clms Page number 3>
marche normale du mateur qui est ainsi protégé effi- cacement, ces fusibles étant shuntés automatiquement au moment du démarrage du moteur.
A titre d'exemple on a- représenté sur le dessin annexé plusieurs schémas de réalisation du dispositif qui fait l'objet de la présente invention.
La fig. I représente le schéma. type du dis- positif!:'
Les fig. 2, 3, 4 et 5 sont des variantes perfectionnées du disposiftif.
Les fig; 6 et 7 représentent des détails.
Dans le'schéma, représenté sur la fig, 1, schéma-ou l'on a.supposé le cas d'un moteur triphasé en cage d'écureuil, monté en triangle!) on a désigné par I, II, III, les trois barres de courant du dispositif intercalé entre le réseau triphasé A et le moteur M. Sur chacune des barres sont intercalés des électro-aimants 1, 2 et 3 et des fusibles 4, 5 et 6 calibrés pour l'intensité correspondant au régime de marche normale du moteur M.
Chaque électro-aimant (1, 2 ét 3) commande un interrupteur automatique (7, 8 et 9), monté en shunt sur un des fusibles précité Si.
Le montage est tel que chaque'fusible monté sur une barre de courant puisse être shunté par un interrupteur automatique commandé par un électro- aimant intercalé dans une autre barre de courant.
Dans l'exemple illustré, l'interrupteur 7, commandé par 1'électro-aimant 1, est monté en shunt sur le fusible 6; l'interrupteur 8, commandé par l'électro-aimant 2, est monté en shunt sur le fusible
<Desc/Clms Page number 4>
4; l'interrupteur 9, commandé par 1'électro-aimant
3 est monté en shunt xtir le fusible 5.
La commande de ces interrupteurspeut être effectuée par exemple à l'aide d'un noyau plon- geur entrant en action pour une certaine intensité du courant.
Les électro-amants 1,2 et 3 actionnant les interrupteurs 7, 8 et 9 sont organisés de maniè- re que ces derniers restent ouverts pour une inten- sité correspondant à la consommation du moteur en marche normale et qu'il soient fermés pour une intensité de courant correspondant à celle passant dans les enroulements du moteur M lors de son démar- rage..
Le fonctionnement du dispositif a lieu de la. manière suivante:
Au moment où le courant est envoyé dans le moteur M, l'intensité du courant est de quatre à cinq fois l'intensité correspondant à la marche normale; les électro-aimants 1,2 et 3 ferment instantanément les inberrupteurs 7, 8 et 9 qui shuntent respectivement chacun des fusibles 6,4 et 5 qui n'ont ainsi pas eu le temps 'de sauter pendant cet appel passager de courant intenses
En même temps que le moteur M'atteint sa vitesse normale (vitesse correspondant à un "glis- sement" déterminé.) l'intensité, du courant diminue pour devenir normale et les interrupteurs 7,8 et 9 reviennent en position d'ouverture.
Les fusibles 4; 5 et 6 sont alors traversés, par un courant normal dont l'intensité, est insuffisante pour les faire sauter...
<Desc/Clms Page number 5>
S'il se produit une coupure accidentelle dans le conducteur connecté à la barre Ip il n'y a plus de champ tournant normal dans le moteur M qui, dans certaines conditions peut continuer à tourner- et qui fonctionne alors sensiblement, comme on l'a vu, à la. manière d'un transformateur statique mono- phasé (phase entre les conducteurs II et III sous tension) dont le secondaire (rotor) est en court- circuit franc:
Sous i'effet d'un appel très intense de courant (cas .du moteur bloqué sous une grande charge) les électro-aimants 2 et 3 ferment les inter- rupteurs 8 et 9 qui shuntent les fusibles 4 et 5; mais l'interrupteur 7 qui, en l'absence de courant dans l'électro-aimant 1, n'est pas actionné, ne shunte pas le fusible 6. Celui-ci fond sous l'effet de la.forte intensité et le moteur n'est plus sous tension.
Lorsque l'on rétablit le courant dans la barre 1,; la forte intensité dans les électro-aimants 1 et 2 provoque la fermeture des interrupteurs 7 et 8.
Le fusible 6. étant shunté. par l'interrupteur 7, le moteur démarre à nouveau, mais lorsque sa vitesse est redevenue normale, les trois interrupteurs 7, 8 et.
9 s'ouvrent. 1 ce moment, en raison de la coupure qui existe à la place du fusible fondu 6, coupure qui détruit le champ tournant normal, le moteur fonctionne de nouveau comme un transformateur sta- tique monophasé sous tension, cette fois sur les barres I et II. Par suite de la forte intensité dans les barres I et II, l'un des fusibles 4 ou 5 ne tarde pas à fondre et le moteur, qui n'est plus sous tension, s'arrête définitivement.
<Desc/Clms Page number 6>
Dans la variante schématisée sur la fig/2, chaque électro-aimant comporte deux enrou- lements montés chacun sur une barre de courant différent. Chaque fusible peut être shunté par un interrupteur automatique commandé à l'aide d'un électro-aimant dont l'un des deux enroulements est intercalés sur la barre comportant le fusible en question. Chaque interrupteur automatique est organisé de telle manière qu'il ne se ferme que sous l'action d'un courant d'intensité anormale circulant dans les deux enroulements de J'électro- aimant.
Dans l'exemple illustré, l'interrupteur
7 commandé par l'électro-aimant comportant les enroulements 10 et 11, est monté en shunt sur le fusible 4. L'interrupteur 8 comiandé par l'électro- aimant comportant les enroulements 12 et 13 est monté en shunt sur le fusible 5. L'interrupteur 9, commandé par l'électro**aimant comportent les enroulements 14 et 15 est monté én shunt sur le fusible 6.
Lé fonctionnement du dispositif a lieu de' la manière suivante:
A.- S'IL n'y a pas de courant dans la barre I au moment où l'on enclenche l'interrupteur tripolaire du moteur, les interrupteurs 7 et 9 res- tent ouverts. Seul l'interrupteur 8 s'enclenche et shunte le fusible 5. Le fusible 6 n'étant pas shunté fond instantanément et le moteur n'est pas sous tension.
Si le courant est rétabli dans le fil de phase connecté. à la barre de courant I, les interrupteurs 8 et 9 ne s'enclenchent pas, ce qui a pour résultat la fusion du fusible 5 et l'arrêt
<Desc/Clms Page number 7>
définitif du moteur,
B.- Si le moteur est en plein fonction- nement au moment où se produit l'interruption de'' courant dans la barre I, ledit moteur lancé et sous tension sur les barres II et III peut, dans certaines conditions continuer à tourner au ralentir
Ce fonctionnement a lieu avec une consommation de courant supérieure à la consommation en marche nor- male mais. insuffisante pour enclencher l'interrup- teur 8; l'interrupteur 9 reste également ouvert.
Il en résulte que l'un au moins des fusibles 5 et 6 fond et le moteur s'arrête'*
Lors du rétablissement du courant dans le conducteur connecté à la barre 1, l'appareil fonctionne de la même manière que dans le cas A.
Dans la variante illustrée sur la fig. 3 chaque fusible d'une barre de courant peut être shunté par un interrupteur automatique commandé à @ l'aide d'un électro-aimant comportant deux enroule- ments intercalés respectivement sur les deux autres barres de courant. Sur la fig. 3, le fusible 4 est shunté par l'interrupteur 8. Le fusible 5 est shunté par l'interrupteur 9 et le fusible 6 est shunté par l'interrupteur 7.
Le fonctionnement de cette variante est analogue au fonctionnement du dispositif schémati- sé- sur la fig. 1.
Dans la.variante représentée sur la f ig. 4 on a adjoint au dispositif protecteur représenté sur la fig. 1, trois organes de verrouillage 16, 17 et la- (en l'espèce des leviers pivotant en 19 et soumis, à L'action de ressorts de rappel 20)
<Desc/Clms Page number 8>
lesquels crânes de verrouillage sont destinés au blocage? en position d'ouverture, (voir fig. 7) des interrupteurs automatiques 7, 8 et 9 lors de la fusion de l'un des fusibles 4, 5 et 6 qui. en temps normal maintiennent armés les organes de verrouilla- ge précités (voir fig. 6),
Le fonctionnement du dispositif ainsi perfectionné est le suivantt
Au moment où le courant est envoyé dans le moteur 1;
l'intensité due au démarrage déter- mine la fermeture instantanée des interrupteurs
7, 8 et 9 shuntant respectivement les fusibles 6, 4 et 5. Lorsque le moteur M. a atteint son régime normal, l'intensité du courant passant par les bobines excitatrices 1,2 et 3 permet le retour, en position d'ouverture, des interrupteurs 7, 8 et 9:
S'il se produit une coupure accidentelle dans le fil de ligne connecté à la barre I, l'appel de courant dans les barres II et III (lorsque le moteur est bloqué sous une grande charge) déter- mine la fermeture des interrupteurs 9 et 8 shun- tant alors les fusibles 5 et 4 (celui-ci n'étant d'ailleurs pas traversé par le courant), mais l'interrupteur 7 qui, en l'absence de courant dans l'électro-aimant 1, n'est pas actionnée ne shunte pas le fusible 6.
Celui-ci fond sous l'effet de la forte intensité et le moteur n'est plus sous tension.
Lorsqu'on rétablit le courant dans la. barre 1, la.forte intensité dans les électro- aimants. 1 et 2 provoque la fermeture de l'inter-
<Desc/Clms Page number 9>
rupteur 8. mais ne peut dâterminer la fermeture - de l'interrupteur ? qui, tout en étant sollicité, par le plongeur de l'enroulement 1, est bloqué en. position d'ouverture. par le verrou 18 que ne retient plus le fusible 6 qui a sauter Le moteur n'est- donc sous tension que sur les barres I et II.
Etant donné que l'interrupteur 9 ne fonctionne pas' (par suita de la: rupture du fusible 6 et du verrouillage de l'interrupteur 7), le fusible 5, qui n'est pas shunté, ne tarde,pas à fondre. ce qui a. pour résultat d'isoler définitivement le moteur,; La. variante représentée sur la fig.5 repré- sente le dispositif illustré par la fig. 3, auquel on a adjoint des organes de verrouillagé analogues à ceux que comporte le dispositif illustré par la fig. 4.
Le fonctionnement de ce dernier dispositif a lieu,de la manière suivante:
S'il n'y a. pas de courant dans la barre I au moment où l'on enclenche l'interrupteur tri- polaire du: moteur, les interrupteurs 7 et 9 res- tent ouverts. seul l'interrupteur 8 s'enclenche et shunte le fusible 4 (qui n'est d'ailleurs pas traversé par le courant). Mais lesfusibles 5 et 6 n'étant pas shuntés (par suite du non fonctionne- ment des interrupteurs 7 et 9) l'un des deux fusi- blés ne tarde pas à fondre.
ce qui fait que le moteur n'est plus sous tension,
Si le courant est rétabli dans le fil de phase connecté à la barre 1, l'un des interrup- teurs automatiques 8 et 9 sera bloquée par suite
<Desc/Clms Page number 10>
de l'entrée en action de l'un des dispositifs de verrouillage 17 ou 18. Il se produira ainsi un appel de courant intense et l'un.des deux fusibles (4 et 5), non shuntés, fondra, ce qui déterminera l'arrêt définitif du moteur.
Le dispositif qui vient d'être décrit et que l'on a représenté sous plusieurs formes de réalisation différentes, dans son application à un moteur à courant alternatif triphasé, moteur du ty- pe dit "en cage d'écureuil", n'est donné qu'à titre d'exemple.
C'est ainsi due le verrouillage, en position d'ouverture, des interrupteurs automatiques peut être réalisé d'une manière quelconque à l'aide d'un dispositif entrant en action au moment de la fusion du fusible qui le maintient armé.
Un tel dispositif peut être appliqué à un moteur à courant polyphasé quelconque, avec rotor en court-circuit. notamment aux moteurs à rotor bobiné, afin de les protéger contre les arrêts de courant dans un fil d'un système poly- phasé et contre les remises brusques sous tension de ce fil. lorsque le rhéostat de démarrage est resté enclenché et que l'interrupteur du stator est resté fermé.
La. disposition et le type des différents éléments qui font partie du dispositif décrit peu- vent varier sans que soit changé l'esprit de l'inven- tion:
<Desc / Clms Page number 1>
-Device for the. protection of polyphase AC motors with short-circuited rotor "
It is known that, in polyphase alternating current asynchronous motors with shorted rotor, - circuit ("squirrel cage" motor and motors with coil rotor). the intensity of the current is considerable when starting. said current being able to reach (especially in the case of engines such as squirrel cage engines which do not have a starter and which start under full change) four to five times the. intensity value @
<Desc / Clms Page number 2>
which corresponds to the normal running speed of the engine.
With regard to these motors, there is a need to use circuit breakers whose fuses are calibrated to a sufficient size so that they do not blow when the motor is started; under these conditions, the protection afforded by circuit breakers necessarily becomes problematic when mains disturbances occur, for example when one of the three conductors of the three-phase line is cut.
In this case, in fact, there is elimination of the normal rotating field in the motor, the latter being supplied only by one phase by means of the two conductors which remain under tension. The operation of such a motor, which * under certain conditions;) can continue to rotate, then approaches that of a simple single-phase static transformer whose secondary circuit (here the rotor) is short-circuited; the current inrush on the phase that remains energized becomes excessive and inevitably determines the shutdown of the motor.
On the other hand, if weaker fuses are used ° but which are nevertheless suitable for the normal operation of the running engine, there is a risk of the said fuses blowing each time they are started;, in particular if the engine does not have a starter, as is the case. case with squirrel cage motors, hand in charge.
The object of the present invention is a device which overcomes the drawbacks specified above. This device comprises fuses calibrated for a current intensity corresponding to the
<Desc / Clms Page number 3>
normal operation of the matrix which is thus effectively protected, these fuses being automatically bypassed when the engine is started.
By way of example, several diagrams of the device which forms the subject of the present invention have been shown in the accompanying drawing.
Fig. I represents the diagram. type of device !: '
Figs. 2, 3, 4 and 5 are improved variants of the device.
Figs; 6 and 7 represent details.
In the diagram, represented in fig, 1, diagram-or we have assumed the case of a three-phase motor in a squirrel cage, mounted in a triangle!) We denote by I, II, III, the three current bars of the device interposed between the three-phase network A and the motor M. On each of the bars are interposed electromagnets 1, 2 and 3 and fuses 4, 5 and 6 calibrated for the intensity corresponding to the operating speed normal M.
Each electromagnet (1, 2 and 3) controls an automatic switch (7, 8 and 9), mounted as a shunt on one of the aforementioned fuses Si.
The assembly is such that each fuse mounted on a current bar can be bypassed by an automatic switch controlled by an electromagnet interposed in another current bar.
In the example illustrated, the switch 7, controlled by the electromagnet 1, is shunted on the fuse 6; switch 8, controlled by electromagnet 2, is shunted on the fuse
<Desc / Clms Page number 4>
4; switch 9, controlled by the electromagnet
3 is mounted as a shunt x pull out fuse 5.
The control of these switches can be carried out for example by means of a plunger core coming into action for a certain intensity of the current.
The electromagnets 1, 2 and 3 actuating the switches 7, 8 and 9 are organized in such a way that the latter remain open for an intensity corresponding to the consumption of the motor in normal operation and that they are closed for an intensity. current intensity corresponding to that flowing through the windings of motor M when it is started.
The operation of the device takes place from the. as follows:
At the moment when the current is sent to the motor M, the intensity of the current is four to five times the intensity corresponding to normal operation; the electromagnets 1, 2 and 3 instantaneously close the interrupters 7, 8 and 9 which respectively bypass each of the fuses 6,4 and 5 which thus did not have time to blow during this temporary intense current demand
At the same time that the motor Me reaches its normal speed (speed corresponding to a determined "slip".) The intensity of the current decreases to become normal and the switches 7, 8 and 9 return to the open position.
The fuses 4; 5 and 6 are then crossed by a normal current whose intensity is insufficient to make them jump ...
<Desc / Clms Page number 5>
If an accidental cut occurs in the conductor connected to the Ip bar there is no longer a normal rotating field in the motor M which, under certain conditions can continue to turn - and which then operates substantially, as is saw, at the. like a single-phase static transformer (phase between live conductors II and III) whose secondary (rotor) is in a solid short circuit:
Under the effect of a very intense inrush of current (case of the motor blocked under a great load), electromagnets 2 and 3 close switches 8 and 9 which bypass fuses 4 and 5; but the switch 7 which, in the absence of current in the electromagnet 1, is not actuated, does not bypass fuse 6. This melts under the effect of la.forte current and the motor is no longer powered on.
When the current is re-established in bar 1 ,; the high current in electromagnets 1 and 2 causes switches 7 and 8 to close.
The fuse 6. being bypassed. by switch 7, the engine starts again, but when its speed returns to normal, the three switches 7, 8 and.
9 open. 1 this moment, due to the cut that exists in place of the blown fuse 6, cut which destroys the normal rotating field, the motor again operates as a single-phase static transformer under voltage, this time on bars I and II . As a result of the high current in bars I and II, one of the fuses 4 or 5 quickly blows and the motor, which is no longer under voltage, stops definitively.
<Desc / Clms Page number 6>
In the variant shown schematically in FIG. / 2, each electromagnet comprises two windings each mounted on a different current bar. Each fuse can be bypassed by an automatic switch controlled by means of an electromagnet, one of the two windings of which is interposed on the bar comprising the fuse in question. Each automatic switch is organized in such a way that it closes only under the action of a current of abnormal intensity flowing in the two windings of the electromagnet.
In the example shown, the switch
7 controlled by the electromagnet comprising the windings 10 and 11, is mounted as a shunt on the fuse 4. The switch 8 controlled by the electromagnet comprising the windings 12 and 13 is mounted as a shunt on the fuse 5. Switch 9, controlled by the electromagnet, comprising windings 14 and 15, is mounted as a shunt on fuse 6.
The operation of the device takes place as follows:
A.- If there is no current in the I bar when the three-pole motor switch is engaged, switches 7 and 9 remain open. Only switch 8 engages and bypasses fuse 5. Since fuse 6 is not bypassed, it instantly melts and the motor is not energized.
If power is restored to the connected phase wire. at the current bar I, switches 8 and 9 do not engage, which results in the blowing of fuse 5 and shutdown
<Desc / Clms Page number 7>
final engine,
B.- If the motor is in full operation at the moment when the interruption of current in bar I occurs, said motor started and under voltage on bars II and III can, under certain conditions continue to run at slow down
This operation takes place with a current consumption greater than the consumption in normal operation but. insufficient to activate switch 8; switch 9 also remains open.
As a result, at least one of fuses 5 and 6 blows and the engine stops' *
When the current is restored in the conductor connected to bar 1, the device operates in the same way as in case A.
In the variant illustrated in FIG. 3 each fuse of a current bar can be bypassed by an automatic switch controlled by means of an electromagnet comprising two windings interposed respectively on the other two current bars. In fig. 3, fuse 4 is shunted by switch 8. Fuse 5 is shunted by switch 9 and fuse 6 is bypassed by switch 7.
The operation of this variant is analogous to the operation of the device shown schematically in FIG. 1.
In the variant shown in f ig. 4 has been added to the protective device shown in FIG. 1, three locking members 16, 17 and la- (in this case, levers pivoting at 19 and subjected to the action of return springs 20)
<Desc / Clms Page number 8>
which locking skulls are intended for blocking? in the open position, (see fig. 7) of the automatic switches 7, 8 and 9 when one of the fuses 4, 5 and 6 blows. normally keep the aforementioned locking devices armed (see fig. 6),
The operation of the device thus improved is as follows
At the moment when the current is sent to the motor 1;
the current due to starting determines the instantaneous closing of the switches
7, 8 and 9 respectively bypassing fuses 6, 4 and 5. When the motor M. has reached its normal speed, the intensity of the current passing through the exciter coils 1, 2 and 3 allows the return to the open position. , switches 7, 8 and 9:
If an accidental cut occurs in the line wire connected to bar I, the current draw in bars II and III (when the motor is blocked under a large load) determines the closing of switches 9 and 8 then shun- ing fuses 5 and 4 (this one not being moreover crossed by the current), but the switch 7 which, in the absence of current in the electromagnet 1, does not is not actuated does not bypass fuse 6.
This melts under the effect of the high current and the motor is no longer under voltage.
When power is restored to the. bar 1, the strong intensity in the electromagnets. 1 and 2 causes the inter-
<Desc / Clms Page number 9>
breaker 8. but cannot determine the closing - of the switch? which, while being urged, by the plunger of the winding 1, is blocked in. open position. by latch 18 which is no longer retained by fuse 6 which has blown. The motor is therefore only powered on bars I and II.
Since switch 9 does not work (due to the breaking of fuse 6 and locking of switch 7), fuse 5, which is not bypassed, does not take long to blow. which. as a result of permanently isolating the motor; The variant shown in fig. 5 represents the device shown in fig. 3, to which have been added locking members similar to those included in the device illustrated in FIG. 4.
The operation of the latter device takes place as follows:
If there is. no current in the I bar when the three-pole switch of the motor is activated, switches 7 and 9 remain open. only switch 8 engages and bypasses fuse 4 (which, moreover, is not crossed by current). However, with fuses 5 and 6 not being shunted (due to the non-operation of switches 7 and 9) one of the two fuses soon blows.
which means that the motor is no longer under voltage,
If the current is restored in the phase wire connected to bar 1, one of the automatic switches 8 and 9 will be blocked as a result.
<Desc / Clms Page number 10>
the entry into action of one of the locking devices 17 or 18. An intense current draw will thus occur and one of the two fuses (4 and 5), not shunted, will blow, which will determine the 'engine shutdown permanently.
The device which has just been described and which has been shown in several different embodiments, in its application to a three-phase AC motor, a motor of the so-called "squirrel-cage" type, is not given as an example.
This is because the locking, in the open position, of the automatic switches can be achieved in any way using a device that comes into action when the fuse blows which keeps it armed.
Such a device can be applied to any polyphase current motor with a short-circuited rotor. in particular to wound rotor motors, in order to protect them against current stoppages in a wire of a multiphase system and against sudden re-energization of this wire. when the starting rheostat has remained engaged and the stator switch has remained closed.
The arrangement and the type of the various elements which form part of the device described can vary without changing the spirit of the invention: