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"PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LE .DEMARRAGE DE MOTEURS D'INDUO- TION AVEC ROTOR PIII COURT-CIRCUIT"
Comme on le sait, l'enroulement d'induit en cage d'écureuil assure au moteur d'induction, lorsque celui-ci est en pleine marche, le meilleur rendement et le meilleur facteur de puis- sance réalisables, de sorte que pour une tension du réseau, une fréquence et un nombre de pôles donnés, le couple de pleine charge est caractérisé par une absorption nominale de courant très favorable qui reste tout aussifavorable pour les couples de surcharge, pour autant que ceux-ci ne s'approchent pas
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Trop du couple maximum.
Toutefois, c' est le contraire qui se produit lors du démarrage, à tel point que pendant longtemps on se trouvait en présence du problème consistant à établir pour le moteur à induit en cage d'écureuil une méthode de dé- marrage qui permettrait la mise en marche de tels moteurs avec des couples de pleine charge et de surcharge, sans avoir à aépasser d'une manière quelconque les courants correspondants à ces couples en pleine marche, problème qui peut être résolu d'une manière parfaite et avec application d'automatisme, grâce à la méthode de démarrage de tels moteurs connue depuis peu de temps et consistant à prévoir, d'une part, un cran ou sectionnement de démarrage réduisant la tension primaire et, d'autre part, un accouplement de démarrage à mode d'embrayage automatique particulier.
Dans cette méthode de démarrage connue, l'action de l'ac- couplement automatique consiste principalement à maintenir le moteur à vide tellement longtemps que non seulement celui-ci commence à tourner,- sans dépasser la limite de courant, mais avec un couple extrêmement faible,- pendant la période de réduction de tension, non seulement pendant l'accélération, jusqu'à ce qu'il atteigne son régime de marche à vide, mais au-delà de cet instant, ceci dans le but d'assurer l'intervalle pour le passage depuis le cran ou sectionnement de démarrage a tension réduite, jusqu'à la mise en service complète de l'enroulement primaire, passage au cours duquel la possibilité ,Le depasser le courant limite,
peut seulement être évitée - et peut même être uransformee en une descente au-dessous de cetse limite - que lorsque l'induit en cage d'écureuil tourne à ce moment a une vitesse très rapprochée de son régime synchrone.
Ce n'est que lorsque l'enroulement primaire du moteur est entièrement connecté au réseau que l'accouplement vient appli-
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quer la charge et, en appliquant au moteur, à la manière d'un frein, un couple d'une valeur appropriée,- entraîne de son côté la charge, automatiquement, à un nombre de tours suffi- sant.
Etant donné que de cette façon, le lancement de la charge signifie déjà pour le moteur une charge utile à l'état de pleine marche, on obtient, pour le couple de lancement de la charge., uniquement les courants favorables qui correspon- dent aux couples à l'état de marche complète, de sorte que cette méthode de démarrage permet effectivement d'éviter toute absorption de courant supérieure à l'absorption favorable qui, normalement, correspondrait au couple de démarrage en charge, et d'utiliser pour l'enroulement de mise en marche, dans une proportion de 100%, le courant absorbé du réseau, tandis que, même en appliquant la méthode de démarrage par induit à bagues collectrices par exemple, il y a lieu généralement de compter sur une proportion de 70% à 75% seulement et,
dans les essais où on s'est efforcé de remédier à cette situation par la transformation de l'induit en cage d'écureuil classique en induit à effet de surface, ou par des méthodes analogues, on est parvenu à utiliser 25% à 30% environ seulement.
Les accouplements dont il était fait usage jusqu'à présent dans cette méthode de démarrage,, sont connus sous deux caté- gories déterminées par leurs modes d'embrayage automatique respectifs, à savoir "l'accouplement à inertie" et "l'accouple- ment à retardement" . Dans le premier type, il se produit dans le rotor, lors du passage de la tension primaire réduite à la tension primaire pleine, un à-coup d'inertie ("saccade") auquel réagit l'accouplement monté sur l'arbre moteur, cet accouplement étant alors embrayé sous l'effet du changement de la commutation électrique.
L'élément de liaison entre l'appa- reil commutateur et l'accouplement est fourni dans ce cas par
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le phénomène physique connu qui se produit lors du changement de commutation. Dans les accouplements du deuxième type préci- té, on prévoit un mouvement d'horlogerie, après le déroulement duquel l'accouplement s'embraye sans tenir compte de l'état des connections électriques.
Dans l'accouplement à inertie, il est nécessaire d'obtenir un fonctionnement très correct du dispositif de commande de l'accouplement, dont le contrôle précis exige une construction particulièrement soignée, tandis que l'accouplement à retardement présente d'abord ce défaut de base qu'il n'assure une allure régulière du processus de l'embrayage que lorsque la valeur du retardement est affecta vement correcte par rapport au processus de renversement de commutation, c'est-à-dire, est utilisée de façon que, d'une part, le commutateur ne soit pas renversé avant que l'induit n'approche de son régime synchrone et, d'autre part, ce ren- versement ait lieu avant que la période de retardement de l'accouplement ne se soit écoulée.
Bien que l'utilisation correcte du temps de retardement puisse être assurée par le moyen également connu en soi, à savoir, en rendant automatique le processus de renversement des connections électriques, il importe cependant, afin d'abréger au maximum la période de démarrage totale, de ne pas prolonger inutilement la période de retardement, c'est-à-dire au-delà, de l'instant du renverse- ment de la commutation.
Or, plus le temps de déroulement du dispositif de retardement destiné à l'accouplement est court, plus il est indispensable d'apporter une précision à la cons- truction des divers éléments, ce qui est en opposition avec la condition qui exige de travailler avec des moyens simplifiés au possible, tout en restant dans le cadre de la robustesse du moteur à induit en cage d'écureuil.
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L'objet de l'invention consiste donc à perfectionner la métbode de démarrage par la prévision d'un accouplement auto- matique qui constitue une combinaison d'un accouplement à retardement et d'un accouplement à inertie, en ce sens que l'à-coup d'inertie est utilisé dans l'accouplement à retar- dement pour y constituer un élément de contrôle et pour amener la fin de la période de retardement, cet à-coup étant produit, dans ce but, avant que le dispositif de retardement ne se Boit déroulé, et par un appareil de commutation qui assure automa- tiquement le passage à la tension pleine.
En outre, l'inven- tion prévoit que l'appareil de commutation comportant un cran ou sectionnement de réduction de tension particulièrement fa- vorable, sera rendu exactement automatique et sera pourvu de dispositifs de contrôle particuliers.
L'objet de l'invention sera expliqué à l'aide des Figs. 1 à 9 des dessins annexés, qui représentent chacune un exemple pris parmi las nombreux états de fonctionnement possibles.
Dans ces dessins, les Figs. 1 et 3 représentent une vue en coupe totale et partielle de l'accouplement de démarrage monté sur l'arbre moteur, cette coupe étant pratiquée transversale- ment à l'arbre, tandis que les Figs. 2 et 4 représentent ce même accouplement en coupe totale et partielle longitudinale- ment au dit arbre. Les Figs. 5 et 6 montrent schématiquement la, commutation du moteur correspondant à l'état considéré du dis- positif d'accouplement, et les Figs. 7 et 8 montrent le schéma d'un appareil de commutation qui effectue automatiquement et au moment propice le renversement des commutations voulu. La Fig. 9 représente des dispositifs de contrôle particuliers.
Il y a lieu de noter que les Fig. 1, 3, 5 et 7 se rapportent particulièrement au sectionnement de démarrage du moteur, qui est d'abord mis en service lors de la mise en marche du'moteur
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depuis l'état de repos, tandis que les Figs. 2, 4, 6 et 8 correspondent à l'état de connexion tel qu'il se présente après que,accouplement le moteur et l'appareil de commutation sont passés automatiquement à la tension pleine et, finalement, la Fig. 9 représente l'état de chose avant la mise en circuit du sectionnement de démarrage.
Dans ces dessins, l'élément d'accouplement à entraîner, et qui est relié à la charge par des courroies ou autres dis- positifs de transmission, est représenté sous forme de la couronne 1 qui peut, soit être montée à la manière d'une poulie folle sur l'arbre moteur ou d'entraînement 2, soit être supportée par l'arbre à entraîner. L'espace intérieur de la couronne 1 contient des éléments d'accouplement 3 en forme de secteurs dont la périphérie est armée par des éléments de friction 5 insérés dans des rainures 4,, ces éléments d'ac couplement exerçant un couple de.frottement sur la surface cylindrique intérieure de la dite couronne, dès qu'ils sont appliqués contre celle-ci par la force centrifuge, par exemple.
Les éléments d'accouplement 3, ainsi que les éléments de friction 5, sont liés par un organe de traction, par exemple un ruban d'acier 10 logé dans une rainure hélicoïdale et fixé par chacune de ses extrémités aux faces en bout des corps d'accouplement 3 au moyen de dispositifs à ressort. Le ressort en question est représenté aux dessins à titre d'exemple comme ressort à lames 6 inséré dans un étrier rigide en arc de cercle 7, monté à basculement autour d'un tenon 8 quit sur un des côtés en boutest prévu sur une tôle 9 réunie rigidement à l'un des éléments d'accouplement, et, sur l'antre côté en bout est fixé à une tôle identique 9 solidaire de l'autre élé- ment d'accouplement.
Les tôles 9, lesquelles sont symétriques entre elles, présentent également des butées d'appui pour
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l'extrémité des ressorts à lames 6. Le ruban d'acier 10 est inséré et fixé à chacune de ses extrémités dans l'étrier de ressort 7 (qui présente par exemple un profil en U). Sous l'effet de l'effort des ressorts à lames 6 qui tendent le ruban d'acier 10, les éléments d'accouplement 3 sont attirés radialement vers le centre, lorsqu'ils sont dans la position de repos, les éléments de frottement 5 étant alors également retenus par le dit ruban d'acier 10.
Par contre, lorsque les éléments d'accouplement 3 ont tendance à s'écarter vers l'exté- rieur, en vue de produire l'accouplement, les ressorts à lames 6 se plient sous l'effet des extrémités mobiles du ruban 10, en donnant lieu à un basculement des étriers 7 autour de leurs tenons 8, de sorte que l'écartement des éléments d'accouple- ment se trouve freiné par suite du frottement qui en résulte, comme dans le cas d'un câble.
Les éléments d'accouplement 3 opèrent conjointement avec un toc 11 calé sur l'arbre de moteur 2, la disposition étant telle que des tenons 12 montés par leurs extrémités dans des paliers à rouleaux solidaires des dits éléments 3, traversent des évidements diamétralement opposés prévus sur le pourtour extérieur du toc 11. Les doigts ou becs 13 déterminés p ar les évidements exercent, par leurs surfaces 14, le freinage tempo- raire de la force centrifuge transmise par les éléments d'accouplement 3 à leurs tenons 12, tandis que les éléments de surface 15 servent à entraîner les éléments d'accouplement écartés vers l'extérieur.
Aussilongtemps que les éléments de surface de retenue 14 représentent des plans sensiblement cylindriques dont l'axe coïncide avec l'axe de rotation de l'arbre du moteur, on se trouve - en considérant le couple d'inertie des éléments d'ac- couplement autour de cet axe en présence d'une disposition
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type d'un accouplement à inertie.
Les tenons 12 - qui, lors du démarrage du moteur au sectionnement de lancement, viennent se loger dans le coin des évidements décalé en arrière par rapport au sens de rotation, conne cela est représenté, par exemples pour la rotation à gauehe, dans la Fig. 1,- sont libérés, par l'à-coup d'inertie, de cette position qui empêche l'embrayage, lequel à-coup provoque le roulement en avant des
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éléments d'accouplement 3 le long des tt n9onSde"au:cfacé::'de .blocage 14, étant donnée l'inertie de ces éléments par rapport à l'arbre moteur décalé relativement en arrière, ce roulement s'effectuant jusqu'à ce que les dits tenons atteignent la fente des dégagements qui permet leur écartement vers l'exté- rieur en vue d'embrayer l'accouplement.
Ici, les conditions de roulement des tenons doivent être établies avec précision lors de la construction, afin de déterminer exactement le jeu de forces.
Toutefois,lorsque, par suite d'un relèvement approprié des becs 13, les surfaces de blocage 14 présentent une cer- taine inclinaison vers l'extérieur, de telle façon que l'angle de frottement critique du frottement de roulement est dépassé la force centrifuge freinée donne naissance, d'après les lois du plan incliné,à un composante tangentielle qui a pour effet que les tenons 12 roulent d'eux-mêmes vers le passage de dégagement, dès que - vers la fin de la période d'accélération du moteur la pression d'accélération qui est orientée dans un sens opposé à ce roulement, et qui provoque l'accélération des éléments d'accouplement 3, est réduite dans une mesure appropriée, cette pression d'accélération étant telle qui, dans la position représentée dans la Fig.
1,est transmise du toc 11 aux tenons 12 dans le sens périphérique. L'accouplement ainsi établi, dont l'embrayage doit se produire à la suite de l'achè- vement de la période d'accélération du moteur, ne présente pra-
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tiquement aucun retardement, sil'on fait abstraction de l'effet, freinant du ruban 10 lors de l'écartement des éléments d'ac- couplement. Si l'on voulait créer ce retardement sur le court trajet de roulement qui correspond à la course des tenons depuis leur position de départ jusqu'à l'encoche de dégagements on devrait prévoir l'angle d'inclinaison des becs orientés vers l'extérieur très petit, de telle manière que cet angle ne serait supérieur que d'une quantité minime à l'angle de frotte- ment présentant la valeur critique.
L'emploi de ce moyen pour réaliser un retardement, tout en étant très simple, présente le défaut que, jusqu'à présent, on ne pouvait pas, sans faire usage d'une construction extrêmement précise, escompter une allure qui resterait correcte dans toutes les conditions du processus de roulement.
Par contre, lorsque-, suivant l'invention, le renversement automatique de l'appareil de commutation est accompagné, pen- dant cette période critique du roulement, ou d'une manière générale, pendant la période de retardement, d'un à-coup d'iner- tien qui exerce par exemple sur le rotor un effet de freinage en "saccade", et auquel l'accouplement à retardement réagit en outre comme un accouplement à inertie, la course de roule- ment qui a tendance à s'arrêter s'achève brusquement. Quel que soit le point de la course du tenon 12 où ce dernier est re- joint par l'à-coup d'inertie, il se produit que la surface de retenue se dérobe pour ainsi dire sous le dit tenon, sous l'effet du brusque changement de vitesse de l'arbre moteur, ce tenon étant ainsi délogé de sa position de blocage.
Ainsi, le risque de voir l'accouplement à retardement suivant l'exemple se caler pendant la course de roulement des---tenons, se trouve écarté. D'autre part, l'accouplement à inertie est influencé favorablement par le fait que l'à-coup d'inertie joue unique-
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ment le rôle d'un élément de contrôle de la continuité et de l'achèvement d'un mouvement provoqué par ailleurs. De cette façon, on obtient que les deux systèmes de commande de l'accou- plement se complètent heureusement dans leur fonctionnement, de sorte qu'on parvient à contrôler exactement le cycle des mouvements avec les moyens les plus simples.
Les moyens utilisés deviennent particulièrement simples lorsque, comne c'est le cas dans l'exemple considéré, des élé- ments de construction sensiblement identiques à ceux qui ser- vent à réaliser un simple dispositif à retardement, sont également utilisés pour l'établissement d'un accouplement à inertie, et vice-versa.
Dans l'exemple en question, cette dernière mesure a été poussée jusqu'à un tel point que le tenon roulant 12, dont la prévision s'impose de toutes façons en raison de la nécessité de contrôler le mouvement relatif qui se produit à chaque tour le long des surfaces d'entraîne- ment entre les parties entraînante et entraînée de l'accouple- ment embrayé (Fig. 3), constitue en même temps un élément essentiel pour la commande combinée, à quoi vient rajouter le fait que les masses des éléments d'accouplement 3 nécessaires à produire la force centrifuge (comme celle qui est utilisée comme force d'embrayage dans l'exemple considéré), fournissent en même temps le moment d'inertie pour la commande du disposi- tif combiné.
L'effet de freinage du ruban d'acier 10, amortie uniquement l'écartement vers l'extérieur des éléments d'accouplement 3 désormais libérés, de telle manière qu'en plus d'un embrayage doux de l'accouplement, ce freinage produit également un certain effet de retardement qui s'ajoute au temps de retardement pro- venant du dispositif de roulement. Les éléments d'accouplement 3 qui s'écartent vers l'extérieur sont guidés, au moyen de
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leurs tenons 12, entre les surfaces 15.
Etant donné que les éléments 3 possèdent un couple d'inertie important autour des axes de leurs tenons, la modification brusque de la vitesse de rotation, en provoquant un à-coup d'inertie, engendre un basculement correspondant des éléments d'accouplement 3 autour des tenons 12, basculement qui imprime à ces éléments un certain déplacement angulaire relatif qui agit sur le ruban de freinage 10 dans le sens d'un relâchement. De cette façon, et dans ce dernier cas également,- et si l'à-coup d'inertie est appliqué à ce moment précis, - l'à-coup d'inertie intervient dans la période de retardement dans le sens du contrôle et de l'achèvement de la période de retardement.
Ce qui précède constitue en même temps un exemple de la manière dont il est possible de combiner,par plusieurs moyens différents, un accouplement à retardement avec un accouplement à inertie et de réaliser la méthode de démarrage suivant l'invention en permettant à l'a-coup d'inertie de se produire à l'instant voulu.
La période de retardement telle qu'elle est assurée, dans l'exemple décrit plus haut, par l'effet additionnel du ruban de freinage 10 conjointement avec le temps de roulement des tenons le long des surfaces 14, les becs 13 étant liés vers l'extérieur, peut également être choisie de telle manière que sa partie principale soit fournie soit par le chemin de roule- ment, soit par le trajet radial freiné, de sorte que, dans ce cas, il suffit de rendre les becs 13 fortement obliques ou de réduire l'effet de freinage, pour que,respectivement, l'action de roulement ou l'effet de freinage ne contribue en rien, pour sa part, à la période de retardement. L'à-coup d'inertie doit alors se produire au moment auquel a lieu le processus de retar- dement.
Rien ne s'oppose à la prévision de deux et plusieurs dispositions de retardement qui interviennent l'une après
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l'autre et de laisser agir, dans chacune des périodes considé- rées, un coup d'inertie approprié, ou bien, au contraire, on peut prévoir une seule disposition de retardement.
Etant donné que la méthode de démarrage suivant l'inven- tion englobe non seulement -l'accouplement combiné comme tel, mais consiste également à faire intervenir l'à-coup d'inertie au moment voulu par rapport à la période de retardement, laquel' le doit également être située correctement, il va de soi que, vu la difficulté qu'il y a à démarrer à vide, le moteur à induit en court-circuit proprement dit, avec des courants particulièrement faibles et, vu les difficultés particulières qu'il y a également lieu de vaincre - précisément en raison de la rapidité des mouvements - du côté de l'appareil commuta- teur électrique qui fournit la période de lancement et l'à-coup d'inertie, la présente invention vise également les mesures qui s'imposent dans ces conditions.
La Fig. 5 montre les connexions- du moteur, dont l'arbre 2 porte l'accouplement combiné suivant l'invention, dans la période de démarrage. Les trois branches de l'enroulement 16 du moteur connectées en étoile sont reliées au point neutre, à travers une bobine de réactance particulière 17.
Suivant la Fig. 7 qui, tout cornue la Fig. 8, montre le dispositif de commutation qui réalise cette connexion, pour une des branches du système triphasé (les dispositifs correspondants sont les mêmes pour les deux autres branches et doivent être supposés multipliés en conséquence), cette bobine de réactance 17 est établie sous forme d'un enroulement disposé autour d'un électro-aimant 18 monté à pivotement au point 33, et dont les points de départ sont prévus sur des fourches de verrouillage 22, fixées à isolation au dit aimant, tandis que les points terminaux du dit enroulement constituent, sur l'aimant 18,le point neutre o.
Le commutateur consiste, pour chaque branche
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en un bloc de contact 19 du réseau et un bloc de contact de commutation 20 qui, situés l'un en face de l'autre, sont mobiles le long d'un cercle et attirés l'un vers l'autre par des res- sorts 23 (isolés l'un de l'autre par la pièce de séparation 24).
Le bloc de contact 19 du réseau et le bloc de contact de commu- tation 20 sont réunis, à l'aide de .torons 25, le premier aux points de départ (U V W) et le deuxième aux points terminaux (Z X Y) de l'enroulement du moteur. Lorsque le bloc de contact
19 du réseau,quittant la position de mise hors circuit montrée en pointillé, se déplace vers l'élément de contact 26 relié aux conducteurs d'amenée R S T du réseau, et dépasse le point dia- métralement opposé au bloc de contact de commutation (position de renversement), les deux blocs de contact ont tendance à faire instantanément contact avec l'élément de contact 26 du réseau.
Le bloc de contact 19 du réseau y parvient, de sorte que les points de départ U V W des enroulements se trouvent connectés au réseau,tandis que le bloc de contact de commuta- tion 20, est empêché d'accomplir ce mouvement, vu que son ergot
21 est pris dans la fourche de blocage 22 et réunit ainsiles points terminaux Z X Y des enroulements au point neutre o, à travers l'enroulement 17 de l'aimant.
Le moteur démarre lorsque le commutateur occupe la posi- tion montrée dans la Fig. 7, position dans laquelle le courant de court-circuit du moteur est réduit vis-à-vis de celui correspondant à la connexion en étoile proprement dite, En même temps, l'armature 27 qui contrôle le renversement de l'aimant 18 et qui est également montée à pivotement,- et qui, dans la position de repos, retenait son arête de verrouillage
29, l'électro-aimant 18 -,se déplace par détente contre les surfaces polaires et, dans cette position, continue à verrouil - ler,par son arête 28 , l'électro-aimant 18 contre tout pivote- ment autour du tenon 33, l'effort de traction étant favorisé
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par les surfaces polaires obliques.
Avec l'accélération du moteur qui, par le développaient de son couple - lequel, grâce au maintien de l'accouplement à l'état de marche à vide, est pratiquement utilisé exclusive- ment pour l'accélération de la masse de rotor - est déjà porté en une seconde environ au voisinage de son régime synchrone, le courant décroît jusqu'à près sa valeur de marche à vide.
Avec ce courant très faible'. dont l'apparition coïncide, dans le temps, avec la période finale de l'accélération de lance- ment, accélération qui maintenait les tenons 12 dans la posi- tion de verrouillage suivant Fig. 1, l'armature 27 ne peut plus être attirée contre l'antagonisme du ressort d'armature 32; cette armature se détache et les blocs de contact de commutation 20 se déplacent par détente dans la position triangle-pleine commutation montrée dans les positions 6 et 8, en écartant l'aimant 18 par l'intermédiaire du doigt de blocage 22 et en mettant ainsi la bobine de réactance 17 hors circuit.
Vu la masse extrêmement petite des blocs de contact 20, le temps nécessaire pour passer ainsi automatiquement du cran de démarrage à la position de pleine marche, est extrêmement faible, de sorte que les tenons 12 - qui, dans l'exemple cons 150 déré, avaient amorcé, depuis la fin de l'accélération de lancement, leur mouvement de roulement en vue du retardement - sont rejoints par l'à-coup d'inertie (qui pourrait par exemple être doublé par l'effet du choc des blocs de contact 19 du réseau qui assurent le contact à l'autre extrémité des barres de contact 26 du réseau) et amenés dans la position de dégage- ment.
Le fort courant qui se présente à l'instant de la mise en service du cran de démarrage et le décroissement rapide jusqu' au courant minime de marche à vide de la commntation en étoile
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perfectionnée par la prévision de la bobine de réactance, agissent, conjointement avec les éléments simples prévus à l'appareil de commutation, de manière à assurer un fonctionne- ment très précis et rapide de la partie électrique du dispo- sitif d'ensemble. A ceci vient s'ajouter le fait que, grâce au laps de temps extrêmement court pendant lequel la bobine de réactance reste sous courant, les enroulements de celle-ci peuvent recevoir des courants extrêmement élevée, de sorte que, de ce côté-ci également, on obtient des avantages techni- ques considérables.
La mise hors circuit de l'appareil de commutation depuis la position représentée dans la Fig. 8, s'obtient en ramenant le bloc de contact 19 du réseau dans sa position de départ, mouvement auquel le bloc de contact de commutation est égale- ment forcé à participer après que le bloc 19 eût dépassé la position de renversement. Lors de son retour par détente dans la position initiale, le bloc de contact de commutation 20, en rencontrant la barre 34 fixée à 1'électro-aimant 18, ramène ce dernier dans sa position de départ.
Dans le cas où la période de retardement de l'accouplement s'achèverait trop tôt, c'est-à-dire avant que le renversement de connexions se soit produit dans l'appareil commutateur, de sorte que l'accouplement serait déjà embrayé avant que le commutateur ne se trouverait amené à la position de commutation à tension totale, il en résulterait - vu que le courant n'a pas décru jusqu'à la valeur de marche à vide - . ---------- que l'armature 27 ne soit pas libérée et le commuta- teur ne parviendrait pas à produire par lui-même le changement de connexions; on voit donc que l'appareil de commutation contrôle également la durée du retardement.
Etant donné que le commutateur ne peut pas renverser les connections si le moteur
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ne remplit pas les conditions correspondant à la marche à vide et qui seules assurent une absence d'à-coup de courant, la protection contre les surintensités de lancement subsistent même lorsque, pour une raison quelconque, le moteur ne démarre pas du tout au cran de lancement, comme cela peut se produire par exemple à la suite d'une rupture dans un des conducteurs d'amenée de courant (marche en monophasé) ou en raison d'une remise sous courant prématurée, c'est-à-dire, effectuée avant que l'accouplement n'ait eu le temps de se débrayer.
Il est possible, sans trop de difficultés, de laisser reconnaître à l'extérieur, par un signal approprié,le fait, à savoir, que le commutateur refuse automatiquement d'effectuer le renversement de connexions. Ceci pourrait être réalisé, entre autres, à l'aide d'une -lampe-témoin qui, prévue sur l'électro-aimant, serait alimentée par une ou plusieurs peti- tes bobines disposées dans l'entrefer 'entre l'aimant et l'armature. Dans ce cas, la lampe, qui peut être visible de l'extérieur à travers une lucarne, donnerait alors une lumière de plus en plus faible etfinalement, s'éteindrait complète- ment, au moment du basculement de l'électro-aimant, pour indiquer que la commutation a eu lieu.
Afin de protéger la bobine de réactance contre un échauffe- ment exagéré, ainsi que contre les fautes de commutation en général, et ceci dans une mesure plus étendue que cela n'est possible par la simple prévision du dispositif de signalisa- tion indiquant l'état des connexions du commutateur, l'inven- tion prévoit encore d'autres mesures de contrôle, qui seront décrites en regard de la Fig. 9.
L'élément de commande 41 qui, pendant la manoeuvre de mise en circuit, pousse devant lui le bloc de contact 19 du réseau, voit son mouvement dans le
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sens de la mise en circuit entravé par l'effet de l'ergot 42, dès que l'extrémité 44 de l'élément de verrouillage 43 - établi sous forme de levier coudé et monté à pivotement autour du centre de pivotement de la bobine de réactance - a été interposée, par basculement, dans le trajet circulaire de l'ergot 42.
Ce mouvement de verrouillage sroduit chaque fois que le levier 43 qui, par l'intermédiaire de l'autre bras de levier 45, s'appuie sur une butée prévue sur le corps de la bobine de réactance, est tourné de l'angle O , de sorte qu'une nouvelle mise en circuit n'est possible qu'àprès que la bobine de réactance eut retourné depuis la position affaissée montrée dans la Fig. 8 jusqu'à la position horizontale, suivant les Figs. 7 ou 9, ce qui, comme montré dans la Fig. 7, se produit dans la position de mise Hors circuit (position du bloc 19 du réseau indiqué en pointillé), et sous l'effet de la tension des ressorts de traction 23 qui, par l'intermédiaire du bloc de commutation 20, exercent sur la barre 34 un effort de traction dirigé vers le haut.
Au lieu de prévoir que l'interposition de l'élément de verrouillage 43 aura lieu uniquement sous l'effet du mouvement de pivotement de la bobine de réactance, - disposition qui aurait naturellement pu être réalisée en fixant simplement le bras 43 d'une manière rigide au corps de la bobine de réactance,- la Fig. 9 prévoit également une telle interposition sous l'action de facteurs thermiques.
A cet effet, on intercale dans le circuit de la bobine de réactance 17, par exemple à travers le toron flexible 46, une lame bimétallique 48, formant en même tempsle point zéro 0 commun et fixée à isolation au corps de la bobine de réactance, cette lame agissant sur le levier 45'de l'élément de verrouillage 43, de manière à enclen- cher ce dernier, dès qu'elle se courbe vers le bas sous l'effet
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de la chaleur produite par le passage du courant.
De cette façon, et à chaque manoeuvre de démarrage, la lame bimétallique est chauffée-par un courant qui suit la même loi de temps que le courant qui traverse la bobine de réactan- ce et la reproduction, dans la lame bimétallique, de la tempé- rature de l'enroulement 17 de la bobine de réactance, dépend uniquement de la résistance, de la chaleur spécifique et de la capacité de rayonnement de la surface de cette lame.
Ensuite, il suffit d'établir le rapport voulu entre l'amplitude de plia- ge de la lame et les températures considérées, pour obtenir finalement que la position horizontale, représentée aux dessins, de l'extrémité libre 47 de cette lame, - extrémité qui, dans l'exemple en question, se déplace vers le bas avec l'élévation de la température - corresponde précisément à une température de l'enroulement de réactance 17, qui diffère encore de la température maxima de cet enroulement, d'une valeur corres" pondant à la variation de température à laquelle donnerait lieu la prochaine manoeuvre de démarrage.
Si, à un moment où la lame n'est pas encore revenue à une température permettant un nouveau démarrage, on effectue la manoeuvre de lancement en déplaçant la manette 41 du commutateur vers la droite, l'extrémité libre 47 de la lame bimétallique 48, qui continue à fléchir vers le bas, déplace l'élément de verrouillage 43 de telle manière que l'extrémité 44 de ce dernier vient s'interposer sur le trajet de l'ergot de blocage 42. Grâce à cette disposition, une nouvelle manoeuvre de démarrage - la bobine étant dans sa position de départ horizontale - reste bloquée jusqu'au retour à la température initiale maima, à laquelle l'élément de blocage 43 est ramené dans sa position inopérante par la lame bimétallique 48.
Lorsque la f réquence des démarrages est déterminée non pas
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par l'échauffement de la bobine de réactance, mais par celui de l'accouplement de lancement, on peut également utiliser la variation de température qui se produit à chaque démarrage dans la bobine de réactance, pour limiter la fréquence maxime admissible des démarrages consécutifs. A cet effet, il suffit par exemple, en établissant le rapport entre les mouvements de la lame bimétallique et les phénomènes d'échange de chaleur, de déterminer seulement une température critique limite plus basse que cela ne serait nécessaire s'il s'agissait uniquement de la bobine de réactance.
Lorsque lA refroidissement corres- pondant à la valeur de la variation de température au démarra- ge, se poursuit jusqu'à un niveau de température plus bas, il en résulta un temps de refroidissement plus long et, par conséquent, un temps de blocage plus long et qui tient compte de l'accouplement, en d'autres termes. une fréquence réduite de démarrages admissibles.
Afin d'assurer la protection de la bobine de réactance même lorsquq, par suite d'une perturbation survenue dans le système (alimentation d'une phase seulement, palier fondu à bloc, nouvelle manoeuvre de démarrage avant que l'accouplement ne soit débrayé à nouveau, et analogues), le commutateur re- fuse complètement de passer à l'état de pleine cammutation, (vu que, dans le cas des, défauts précités, le courant de démarrage ne parvient pas à décroître jusqu'à la.faible valeur nécessaire pour produire la commutation automatique), l'in- vention prévoit également que, même dans ce cas, la bobine de réactance sera chauffée seulement en considérant une variation de température donnée.
A cet effet,on prévoit un mouvement d'horlogerie qui, mis en marche vers le début de la manoeuvre de démarrage, provoque immédiatement la mise hors circuit si, après la seconde qui représente la durée du lancement, l'appa-
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reil de commutation n'a. pas encore effectué le passage du cran de tension réduite au cran de,tension totale, passage qui, d'une façon purement extérieure, peut se reconnaître au bas- culement de la bobine de réactance 17 ou au retrait de l'arma- ture 27.
La disposition pourrait par exemple être telle que le mouvement d'horlogerie serait remonté lors du renversement de la poignée 41, mis en marche au moment de l'affaissement de l'armature 27, qui marque le début du processus de démarrage, et immobilisé à nouveau lors du basculement de la bobine d'inductance à la fin de la période de lancement, sans que ce mouvement d'horlogerie intervienne dans le sens de la mise hors circuit. Toutefois, dès que la période de lancement aurait dépassé la plus longue période de lancement qui peut se présenter, sans que le commutateur fut renversé, la mise hors circuit serait immédiatement assurée par le mouvement d'horlogerie sous tension.
Dans ce cas, il est indifférent, à savoic, si l'énergie nécessaire pour effectuer la mise bers circuit est prélevée sur un accumulateur d'énergie préa- lablement mis sous tension et que le mouvement d'horlogerie doit seulement déclencher ; si elle est obtenue du mouvement d'horlogerie lui-même cu si elle est créée, électriquement ou mécaniquement, au moment même de la mise hors circuit.
En faisant usage d'un tel dispositif à mouvement d'horlogerie de construction quelconque, on obtient dans l'enroulement de la bobine de réactance,- le courant de lancement étant tou- jours donné, - suivant le réglage du temps de déroulement, une variation de température dont la valeur ne peut désormais -pas être dépassée.
Il suffit donc que le dispositif limitateur de température, la lame bimétallique 47 par exemple, soit ré- glée ou étalonnée de façon à opérer déjà le blocage pour une température de bobine de réactance qui est inférieure à la
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température maximal admissible d'une valeur égale à la varia tion de température précitée, afin que, même dans le cas où la manoeuvre de démarrage aboutirait à un processus de lancemert qui ne peut pas s'accomplirjusqu'au bout, la température maxima.. admissible de la bobine de réactance ne soit pas dépassée.
De cette façon, on obtient que, même dans le cas d'un lancpment raté, et contrairement aux autres modes d'application de dispositifs dè protection thermique, le moteur ne doit pas s'échauffer d'abord dans son ensemble avant que le dispositif de protection ne réagisse, mais est immédiatement mis hors circuit, tout en étant encore à froid. Grâce à cette disposi- tion, la plus grande capacité possible d'évacuation thermique du dispositif de démarrage reste maintenue même après une perturbation.
Des tentatives de lancement répétées, dans le cas où le démarrage ne peut pas se produire, peuvent avoir pour effet que les variations de température ainsi provoquées atteignent la limite de température réglée ; alors qu'interviendra le blocage et empêchera toute tentative de démarrage ultérieure.
Il est indifférent à savoir si ces moyens particuliers sont combinés entièrement ou en partie avec le dispositif de signalisation du commutateur ou avec celui d'autres disposa tifs de surveillance usuels, tels que des dispositifs à surintensité, à manque de tension, de surveillance à distance et de commande à distance. Ainsi, par exemple, il est possible, à l'aide du mouvement d'horlogerie spécial destiné à surveil- ler la variation ou le "sursaut" de température, lors d'une tentative de démarrage infructueuse, de mettre immédiatement le commutateur à nouveau hors circuit, par le fa,it que les dits mouvements d'horlogerie interrompent le courant du dis- positif de déclenchement à manque de tension.
Dans ce cas, on peut
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même aller jusqu'à constituer le contact de rupture par exem- ,le =par un interrupteurà tube de mercure qui, par le fait qu'il fonctionne avec un orifice de sortie étranglée, sert en même temps comme mouvement d'horlogerie, dont la mise en marche, l'arrêt, la mise en et hors contact, peuvent être dérivés entièrement ou partiellement, sous forme d'un bascule- ment approprié du tube, de l'ensemble des mouvements accomplis par l'appareil commutateur, de même que de son dispositif de commande à distance.
En outre, au lieu d'un élément de réglage réagissant à la température et solidaire d'une lame bimétallique ou d'un dis- positif bimétallique de type approprié, on peut également utiliser des modifications dépendant de la température et se produisant dans des corps solides, liquides ou gazeux. De même, l'action de blocage directe peut être remplacée par un blocage - lequel peut d'ailleurs s'exercer de toute manière voulue, *- assuré par des dispositifs auxiliaires particuliers.
Il n'est pas indispensable de combiner la méthode de démarrage suivant l'invention avec un accouplement suivant l'exemple particulier cité plus haut, ni avec un dispositif de commutation construit suivant l'exemple également décrit plus haut. Il n'est pas non plus nécessaire que l'action de l'appareil de commutation soit amorcée à la main, cet appareil pouvant tout aussi bien être actionné à distance, en faisant usage d'une commande de sûreté appropriée. Le procédé de dé- marrage décrit n'est pas non plus limité au moteur à induction triphasé, mais peut s'appliquer à tout autre système à courant alternatif . A ce propos, il y a lieu de remarquer que dans les acteurs monophasés, il est possible d'utiliser la bobine d'inductance 17 pour la production de la phase auxiliaire.
Pour réaliser l'invention, il n'est pas indispensable
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d'employer simultanément l'accouplement décrit ci-dessus, avec l'appareil de commutation spécial. On peut tout aussi bien faire fonctionner l'appareil de commutation suivant l'inven- tion avec un autre accouplement approprié et, dans des cas particuliers, dans lesquels il s'agit de machines à entraîner qui, généralement, sont démarrées à vide (par exemple certaines machines à meuler, des convertisseurs de soudage et analogues), il est possible de supprimer complètement l'accouplement et de résoudre le problème du démarrage en tenant compte unique- ment du type et de la méthode de contrôle de l'appareil commu- tateur électnique.
REVENDICATIONS.
1 - Procédé et dispositif pour la mise pn marche de moteurs à induction à rotor en court-circuit, avec cran de tension primaire à commutation automatique et avec accouple- ment de démarrage dans lequel l'application automatique de la charge n'a pas lieu avant la commutation sur tension totale, caractérisés en ce que l'accouplement réunit le mode débraya- ge d'un accouplement à retardement avec celui d'un accouple- ment à inertie,de telle manière que l'à-coup/d'inertie contrô- lant le dispositif exerce, vis-à-vis de la marche du disposi- tif à retardement, une fonction d'élément de contrôle ou d'achèvement, cet à-coup d'inertie étant produit à l'appareil commutateur prévu au moneur, appareil qui, à cet effet, est renversé automatiquement à l'instant voulu.