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"DISPOSITIF DE DEMARRAGE AUTOMATISME POUR MOTEURS ASYNCHE
La présente invention est relative aux moteur asynchrones du type dit à rotor bobiné, comportant des enroulements dans le circuit desquels il est nécessaire d'introduire, au démarrage, des résistances ohmiques don on diminue progressivment la valeur à mesure que la vitesse du moteur augmente.
Les difficultés rencontrées jusqu'à présent pour obtenir un démarrage automatique satisfaisant de ce type de moteur en avaient entravé la généralisation pour
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un grand nombre d'applications, telles que : pompes , monte-charges, ascenseurs, etc... qui exigent une commande rigoureusement automatique.
La présente invention concerne un dispositif de démarrage automatique de construction simple et d'efficacité absolue. Tous ces organes se trouvent à l'intérieur du moteur et le démarrage de ce dernier s'effectue alors par la simple fermeture d'un interrup- teur général, comme pour un moteur à cage d'écureuil tout en satisfaisant aux conditions de démarrage requises par les secteurs de distribution électrique.
Ce dispositif comprend un plateau claveté sur l'arbre du moteur entre le rotor et un de ses paliers.
Ce plateau porte, bobinés sur des supports appropriés, les éléments de résistances devant être utilisés au cours du. démarrage: de plus, le plateau porte plusieurs ( généralement trois ) interrupteurs-contacteurs convenablement connectés dans le circuit des résistances et susceptibles de se mettre à la position de fermeture pour des valeurs déterminées de la force centrifuge engendrée par la rotation du plateau. Naturellement, la valeur de la force centrifuge nécessaire à chaque interrupteur pour le faire fonctionner diffère d'un interrupteur à l'autre, de façon que ceux-ci se ferment successif vement à mesure que la vitesse du rotor s'accentue.
Chaque contacteur est généralement tripolaire et est constitué par un organe mobile ou masselotte à bascule sollicité à se maintenir en position d'ouver- tur@ par un ressort de tension réglable; par aill@ers, cet organe mobile présente son centre de gravita dans
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unir position excentrée par rapport à l'axe de pivotement, grâce à quoi, sous l'effet de la force centrifuge, l'organe mobile pivote malgré l'action du ressort et se place dans la position de fermeture.
Au voisinage de la position de fermeture la direction générale du ressort passe par l'axe de pivotement ou en reste très voisine, de façon à former une sorte de point mort qui assure une fermeture ou. une ouverture brusque des contacts et en même temps évite le pnénomène, des battements, c'est-à-dire qu'il existe une différence importante entre la valeur de la vitesse pour laquelle le contacteur se ferme et la valeur pour laquelle il s'ouvre.
Une forme de réalisation d'un dispositif de démarrage automatique conforme à l'invention est représentée à titre d'exemple aux dessins annexés , dans lesquels :
La fig. 1 est une coupe de l'extrémité d'un moteur asynchrone comportant le dispositif.
La fig. 2 est une vue de face du plateau du dispositif avec certaines parties arrachées.
La fig. 3 est une vue de face d'un contacteur monté sur le plateau.
Les fig. 4,5 et 6 sont des vues de profil dans diverses positions, d'un contacteur monté sur le plateau.
La fig. 7 est une vue à plus grande échelle partiellement coupée, d'un ressort de rappel de contacteur.
Sur la fig. 1 on reconnaît en 10 la carcasse d'un moteur électrique asynchrone dont le rotor bobiné est porté par un arbre 11 reposant dans des paliers tels que 12 de la carcasse.
Conformément à l'invention, entre l'un des pas liera 12 et les enroulements esquissés en 13 du rotor, est fixé
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sur l'arbre 11 au moyen d'une clavette 14, un plateau ciroulaire 15 dont le plan est perpendiculaire à l'axe de l'arbre 11.
Sur une face du plateau 15 sent fixés, comme le montre la fig. 2, au moyen de goujons tels que 16 , des supports réfractaires 17 à section appropriée autour desquels sont enroulés des éléments de fils métalliques 18 de forte résistivité . Afin d'empêcher ces supports de tourner, chacun d'eux est de préférence muni d'un ergot 40 pénétrant dans un éTidement 41 du plateau 15. Dans une autre réalisation ces supporta pourraient être fixés par deux boulons analogues 16.
Dans le cas d'un rotor triphasé, les résistances sont en nombre multiple de trois ( neuf le plus souvent ); ces résistances peuvent 'être disposées trois par trois, soit en série, soit en parallèle, aux bornée des circuits du rotor, suivant des techniques qui sent bien connues dans l'industrie des moteurs asynchrones bobinés.
Les goujons 16 de fixation des supports 17 traversent non seulement le plateau 15 mais encore une bride annulaire 19 qui assure à l'ensemble des supports 17 une grande rigidité. Cette bride annulaire sert ausside déflecteur dans le dispositif de ventilation dont les pales sont constituées par les résistances et leurs supports. La section de ces supports est établie pour assurer la meilleure ventilatic des fils de résistance et du moteur lui-même. La section triangulaire représentée au dessin en 17 parait être une réalisation des plus favorables.
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Naturellement, les supports 17 doivent être dispoés de façon que le centre de gravité de l'ensemble - se trouve sur l'axe de rotation de l'arbre 11. Des bagues telles que 42 d'un poids bien déterminé, fixées sur certains boulons 16 et maintenues par¯des contre-écr
43 permettent d'équilibrer le système statiquement et dynamiquement.
Sur l'autre face du plateau 15 sont fixés a@ de goujons tels que 20 et 21, qui servent en même temps pour les connexions électriques, trois contacteurs 22 ( fig. 3 à 6 ) comprenant chacun deux plots de contact
23 et 24 isolés du plateau 15 et correspondant aux gouj@
Le oontaoteur proprement dit est constitué par une embase métallique 22 fixée au plateau 15 par le goujon 20 et par des vis ou boulons non figurés aux dessins.
Cette embase est, elle aussi, isolée à la f@ des plots 23 et 24 et du plateau 15; elle présente deux portées 25 et 26 situées dans le prolongement l'une de l'autre et occupées par des tourillons tels que 27 qui forment ainsi axe de pivotement pour un organe mobile ou masselotte métallique 28 dont le centre de gravité est par construction, excentré par rapport à l'axe de pivotement 27.
Cette masselotte est formée de deux élémen réunis par un pont 29 et à chaque élément de la masselotte est fixée, au moyen de vis 30, une lame flexible 31, terminée par une palette de contact 32; cette palette est susceptible de venir, lorsque la masselotte pivote, s'appuyer sur les plots 23 et 24,
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mettant à la fois en court-circuit les deux goujons 21 et le goujon 20.
Bien Que tous les organes du contacteur soient métalliques, il est recommandé de relier électriquement l'embase 22 à la masselotte 28 par une connexion électrique souple ( non représentée.)
Un ressort 33 porte à chaque extrémité deux tourillons, tels que 34 ou 35,, engagés dans des demi-coquilles telles que 36 et 37 appartenant respectivement à la masselotte 28 et à l'embase 22.
Par suite, la position naturelle des organes du contacteur est celle montrée sur la fig. 4 pour laquelle les palettes 32 sont écartées des plots 23 et 24 lorsque le oontaoteur est en position d'ouverture.
Les goujons 20 et 21 sont reliés à oertai- nes des extrémités des résistances 18 et cette liaison peut être assurée par l'intermédiaire de fusibles de sécurité tels que 38. Ainsi la fermeture de chaque oontaoteur amène la mise en court-circuit successive des résistances.
Des ouvertures 44 pratiquées dans la caroasse 10 sont en partie recouvertes par une enveloppe de tôle 45 réduisant les dimensions de ces ouvertures et protégeant les organes internes du moteur contre les intempéries.
Les ouvertures 44 non seulement facilitent le passage de l'air, mais aussi permettent d'opé- rer, après enlèvement de l'enveloppe 45, le remplacement des fusibles 38, quand c'est nécessaire.
Le fonctionnement du dispositif ainsi décrit est le suivant :
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Le moteur étant au repos les ressorts 33 des trois contacteurs 22 maintiennent les organes mobiles ou masselottes 28 en position d'ouverture, de sorte que les résistances 18 sont intercalées dans le circuit des bobinages du rotor.
Si à ce moment le stator du moteur est alimenté, il se produit dans le rotor et dans les résistances des courants de circulation qui créent un couple, et le rotor se met à tourner en entraînant avec lui l'arbre 11 et le plateau 15.
La partie prépondérante de la masse des masselottes 38 est constituée par le pont 29 de sorte que le centre de gravité de chaque masselotte se trouve au voisinage de ce pont et par conséquent la force centrifuge tend à faire pivoter la masselotte dans le sens de la flèche ( fige 4 ) en contrariant 1' du ressort 33.
A mesure que la vitesse du rotor croit, il arrive un moment où pour l'un des oontaoteurs 22 la force centrifuge équilibre et même dépasse l'action du ressort, de sorte que la masselotte 28 pivote autot de l'axe 27 et que les lamelles 32 viennent, comme le montre la fig. 5, en contact avec les plots 23 et 24.
Cette mise en contact a pour effet de dimi- nuer la valeur absolue des résistances ohmiques in- tercalées dans les enroulements du rotor de sorte que la vitesse du moteur s'accroît à nouveau.
Or, si l'on examine la fige 5, on voit que pour cette positon des organes, les tourillons 34 et 35 setrouvent en ligne avec l'axe de pivotement 27,
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c'est-à-dire qu'à ce moment l'action du ressort 33 est devenue négligeable et le contact se produit trés vite. D'autre part le couple de pivotement s'exerçant sur la masselotte 28 sous l'action de la force centrifuge tend plutôt à augmenter en raison de l'accroissement de vitesse, de sorte que la masselotte vient finalement occuper la position de la fig. 6 pour laquelle la lame élastique 31 est fortement fléchie et la ligne joignant les tourillons 34 et 35 du ressort 33 passe au-delà de l'axe de pivotement 27 de la masselotte.
On observera que grâce à la flexion du ressort 31 la surface de premier contact des plots ( où. peuvent se produire des étincelles ) est distincte de la surface de travail. Ainsi se trouve assuré un bon fonctionnement sans échauffement des oontaoteurs.
L'action du ressort 33 est, dans la position de la fige 6, plutôt favorable au maintien de la fermeture; la seule tendance à l'ouverture étant due à l'élasticité des lames 31.
On conçoit alors que si le contacteur est mis à la position de fermeture pour une vitesse donnée, il ne pourra revenir à la position d'ouverture que pour une autre valeur de la vitesse, tien inférieure à la première; ce qui est très important, car si au moment de la fermeture de l'interrupteur une cause extérieure, un couple résistant par exemple, venait à stabiliser la vitesse à cette valeur, tout contacteur non disposé comme ceux conformes à l'invention, risquerait d'être en équilibre instable o'est-
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à-dire, de s'ouvrir et de se fermer inopportunément.
Un premier contacteur ayant ainsi fonctionné la vitesse du rotor s'accroît normalement ce qui provoc le fonctionnement d'un deuxième contacteur et finalement du troisième, ce dernier assurant la mise en court-circuit complète des enroulements du rotor; le moteur prend alors sa vitesse normale.
Dans cette situation, sa vitesse peut varier largement sans que les oontaoteurs s'ouvrent à nouveau et ce n'est que si l'alimentation cesse et que le roto: s'arrête que les organes reprennent leur position première.
Pour obtenir la progressivité désirée, dans le fonctionnement successif des interrupteurs, on peut agir sur la masse des masselottes 88 en prévoyant notamment leur pont 29 plus ou moins lourd; on agit également sur la tension du ressort 33 et ceci très faoil ment en traitant les colliers 36 qui portent les touri lons 34 et 35, comme de simples écrous, c'est-à-dire q ces colliers sont taraudés intérieurement au pas des spires du ressort et qu'il suffit, avant de mettre ceu ci en place, de tourner plus ou moins les colliers de faqon à les rapprocher ou les écarter convenablement l'un et l'autre, grâce à quoi la tension du ressort après mise en place, conservera la valeur désirée
Il est à,
remarquer qu'au cours de la rotation les résistances 18 se déplacent au voisinage des ouvertures 44 du moteur* Les supports 17 de ces résis tances et la bride annulaire 19 formant déflecteur, constituent un véritable ventilateur qui assure une o
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aulation d'air énergique suivant les flèches de la fige 1 et concourt au refroidissement, non seulement des résistances 18 elles-mêmes, mais encore du moteur tout entier.