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" Appareil de signalisation automatique d'éohauffements dans les machines électriques."
La captation régulière du courant par balais dans les ma- chines électriques, telles que les dynamos ou les moteurs, est une grosse difficulté des installations et exploitations in- dustrielles. Tant que tous les balais d'un même collecteur travaillent normalement, la densité de courant dans chaque ba- lai reste ce qui a été prévu et calculé et aucun échauffement ne se produit. Dès que l'un ou plusieurs d'entre eux, pour une raison parfois minime, ne prennent plus leur charge normale respective, les autres sont surchargés d'autant, s'échauffent, changent de conductibilité; par suite les porte-balais se dé- règlent et le collecteur entier est endommagé.
Il arrive par- fois que les micas du collecteur sortent, celui-ci se disloque et de graves accidents peuvent se produire avec les induits tournant à grande vitesse ; ensurplus : réparations coûteuses et longues immobilisations.
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Les échauffements exagérés sont d'ailleurs a craindre dans toutes les machines électriques de toute espèce.Aussi de nombreux dispositifs ont été imaginés pour se garantir. Les uns, tels que coupe-circuit fusibles et disjoncteurs automatiques, ne prémunissent que contre une surcharge de grande importance (par exemple une surcharge de 50% quand une surcharge de 15% peut dé- jà être nuisible), et sont même sans intérêt quant à la protec- tion contre des échauffements anormaux; les autres, tels que re- lais thermiques, ne sont pratiquement utilisables que pour de faibles puissances et à basse tension et les réglages sont aléa- toires.
En cas de court-circuit violent, les lamelles de dilata- tion fondent en produisant parfois des vapeurs inf lammables. On utilise avec un certain succès les sondes thermoélectriques,mais ces accessoires ne sont destinés qu'à des machines de grande im- portance. Il faut en effet les prévoir avant le bobinage et font donc partie intégrante de l'ensemble. Bref, on ne peut pas comp-' ter sur une protection absolue.
La présente invention a pour but de prévenir tous les ac- cidents du genre de ceux cités précédemment et les rendre impos- sibles; elle s'applique à toutes les catégories de machines é- lectriques.
En principe ce résultat est obtenu dans le dispositif suivant l'invention au moyen de pinces spéciales facilement a- daptées aux cordelières des balais ou au -porte-balai, ou en gé- néral à tout endroit accessible du circuit de la machine dont ' on veut prévenir l'échauffement. L'adaptation de la pince aux bornes-d'entrée protège, entièrement, le générateur ou le récep- teur. Dès que la densité du courant devient dangereuse, l'éléva- tion de température provoque, dans la pince, un contact qui fer- me un circuit avertisseur, sans qu'il n'y a aucune rupture dans les circuits en service et par conséquent aucun effet de self - induction avec les conséquences si désastreuses :surtensions et effets mécaniques.
Ce disnositif présente donc l'avantage de prévenir, sans arrêter le fonctionnement de l'appareil auquel il
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est appliqué, et avant que l'échauffement ait pris des propor- tions de nature à causer des dégâts.
Le dessin annexé représente.à titre d'exemples non limi- tatifs des modes de réalisation pratique de ce système. Dans ce dessin : Fig.l es un schéma de connexions de l'ensemble de l'ap- pareil avertisseur appliqué aux balais d'un collecteur.
Fig.2,3 et 4 sont respectivement une élévation en coupe, une vue de bout et une vue en plan de la pince établissant le contact d'avertissement.
Fig.5 représente le mode de fixation de la pince des figs.2, 3 et 4 à un porte-balai.
Fig.6montre un conducteur calorifugé pour l'application de l'invention à une machine quelconque.
Fig.7 est un graphique des échauffements comparés dans une machine et un conducteur calorifugé.
Fig.8 une modification de la pince figs.2, 3, 4.
Fig.9 schématise l'application de l'invention à une ma- chine triphasée.
Dans la fig.1.1 désigne un collecteur avec ses balais 2. On établit, comme figuré, deux circuits dérivés 21 et 22 a- limentant respectivement les relais 3 et 3' qui fermeront le circuit d'une sonnerie d'alarme 23 quand le contact sera éta- bli par un des dispositifs automatiques fixés en 4 auprès de chaque balai. Ce dispositif est constitué par une pince de genre spécial représentée en détail aux figs.2,3 et 4, se correspondant.
La pince comporte un levier coudé 6 pivotant à une extré- mité autour d'un axe 6 solidaire d'une pièce 7, mais isolé de cette pièce par un manchon isolant 24. Un ressort 8 est tendu entre la pièce 7 à laquelle il est attaché par un oeillet 25 mais dont il est isolé par un manchon isolant 24', et le levier 5 à l'extrémité opposée à6 duquel il est rattaché par une piè-
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ce 11, qui traverse une échancrure 5' du levier 5 et se ter- mine en forme de borne avee vis 11'. Sous l'action de ce res- sort, les pièces 5 et 7 peuvent venir en contact prévu en 9, fermant la ligne 22 ou 23 (fig.l).
Cela est empêché en fonc- tionnement normal de la machine par une pastille 10 de paraf- fine ou autre matière fusible, fondant de préférence vers 80 , intercalée dans des logements correspondants des pièces 5 et 7. Une pince semblable est fixée -par la pièce 7 sur chaque porte-balai individuel 26 (fig.5) par une vis 27 qui établit la connexion avec le balai par un fil de cuivre nu ou isolé 28 tandis que le levier 5 est connecté par la borne 11 et 11' au conducteur 22 et à un des relais.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant :
Si un échauffement se produit à un balai 2, il est trans- mis par le fil 28 à la pièce 7, tous deux en métaux bons con- ducteurs. Pour que réchauffement se transmette plus vite,la pince peut'être soudée à son support et 'être ramenée très près du balai lui-même. La cordelière 28 est alors pincée dans un collier ad-hoc et calorifugée; les déplacements du conducteur 28 ne sont nullement troublés. On peut même transmettre la cha- leur à.la pince par une lanière en clinquant calorifugé et a- daptée à la plaque de jonction du balai. Il faut alors un balai de construction spéciale.
Lorsque l'échauffement atteint une température qu'on.fixe par la fusibilité de la pastille 10, celle-ci fond et 'le contact étant établi en 9, sous l'action du ressort 8, le relai 3 ou 3' , dont le circuit est fermé, fait retentir la sonnerie.
Le remplacement de la pastille, ainsi que la vérifica - tion du fonctionnement du dispositif est simple ; suffit de déplacer la pièce 11 et son ressort 8 en dehors de l'échancru- re du levier 5. On peut alors remettre une pastille 10, ou bien s'assurer du fonctionnement régulier du système en éta- blissant le contact en 9.
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Ce même dispositif peut aussi bien s'appliquer autrement qu'à des balais et jouer le rôle d'indicateur thermique d'une machine électrique quelconque. A cet effet on insère en série sur chaque pôle ou phase un conducteur calorifugé dont l'iner- tie calorifique se rapproche sensiblement de celle de la ma-, chine à protéger. Ce conducteur peut 'être réalisé par exemple selon la fig.ô dans laquelle 17 désigne le conducteur muni de rainures en chicane 29, afin d'augmenter l'échauffement par effet Joule. Il est entouré d'un anneau métallique 18 dont il peut 'être isolé et qui a pour objet de former volant calorifi- que, entouré enfin d'une enveloppe calorifuge 30 pour retenir l'échauffement du conducteur 17 dont l'inertie calorifique doit 'être ainsi sensiblement égale à celle de la machine à protéger.
Pour mieux faire comprendre cette relation on se rappor- tera à la fig.7 où on a représenté des courbes d'échauffement ou de pertes calorifiques par seconde exprimées en watts (or- données) en fonction du couple moteur (abcisses). La courbe 12 est la courbe approximative des pertes de la machine à proté- ger, pertes égales à la somme des pertes magnétiques et par frottements dans la machine qui sont sensiblement constantes pour une tension constante, et des pertes variant avec le carré de l'intensité du courant ou effet Joule. La somme de ces per- tes d'énergie électrique se traduit par un échauffement crois- sant avec le couple moteur.
14 est la courbe des pertes par effet Joule dans le con- ducteur calorifugé. Suivant le métal employé, c'est-à-dire suivant la résistivité du métal la courbe d'effet Joule (ri2) prend la position 14,13 ou 15 etc... Le métal du conducteur calorifugé est choisi pour que l'intersection 16 soit sur l'ab- cisse du couple normal ou mieux du régime pleine charge et que sa courbe,soit la plus rapprochée de 12; en d'autres ter- mes : le métal est choisi pour qu'à ce régime l'échauffement du conducteur calorifuge soit exactement celui du moteur et
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qu'en surcharge le conducteur calorifugé s'échauffebeaucoup plus rapidement que la machine qu'il protège, comme l'indique l'allure respective des courbes 12 et 14.
C'est ce que réa- lise expérimentalement le conducteur calorifuge décrit fig.6.
On comprend maintenant que des variations de températu- re dans le bobinage de la machine à protéger se traduisent d'une façon exagérée dans le conducteur 17 (fig.6) et au point 19 où on peut fixer une pince représentée fig.8, dont la cons- truction est absolument analogue de celle décrite pour 10 porte-balai sauf que la pièce 7 est munie d'un collier de ser- rage 20 ou autre dispositif connu, pour la fixer en 19 au con- ducteur calorifugé de façon que l'échauffement de celui-ci se transmette facilement à la nièce 7. Si cet échauffement dépas- se une limite admise, la nastille 10 fond et le circuit aver- tisseur est fermé.
La fig. 9 schématise l'ensemble d'une machine triphasée protégée par trois détecteurs thermiques décrits (31, 32, 33) dont l'un seulement (33) représenté avec la pince. Chaque dé- tecteur doit être muni d'une pince pour que le contrôle du fonctionnement de la machine triphasée soit complet. En effet il est connu que la plupart des perturbations amenant une dissymétrie dans les courants de phase amènent une dissymétrie dans l'échauffement des trois conducteurs. Cette dissymétrie d'échauffement sera détectée par une des pinces suivant l'in- vention fonctionnant de la manière décrite précédemment.
REVENDICATIONS.
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