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PERFEG"L'IQîI''17T AUX EQUI:PEJ1.'JENTS DE DEMABBAGE Ai5ï4'i.'IEDE DES 28IEVn ELECTRIQUES CONTROLES PAR LA FORCE ELECTROMOTRICE ENGENDREE PAR l'INDUIT.
On utilise fréquenment pour le démarrage automatique des moteurs électriques, notamment des moteurs de faible puissance, des équipements dont les contacteurs ou appareils équivalents sont contrôlés par la force électromotrice engendrée dans l'induit du moteur.
Dans les réalisations connues de ces équipements, il arrive souvent que, s'il se produit une chute de tension sur le réseau au moment où la tension aux bornes de l'induit du moteur atteint la valeur qui doit provoquer le fonctionne- ment d'un contacteur, ce fonctionnement n'est pas franc; si cet incident se répète les contacts de l'appareil se brûlent rapidement. D'autre part, dans ces équipements, il est difficile de réaliser un démarrage à deux crans Intermédiaires (et à fortiori à plus de deux crans intermédiaires), parce que la tension pour laquelle le contacteur du deuxième cran devrait fonctionner, serait de valeur très voisine de la tension nominale du réseau et que les variations possibles de la tension réelle de celui-ci pourraient apporter des perturbations faussant complètement le réglage de ce contacteur.
La présente invention a pour objet un perfectionnement qui évite ces incon- .
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-vénients et qui permet ainsi d'établir des équipements de démarrage automatique, à un ou plusieurs crans intermédiaires, dont les contacteurs (ou appareils équivalents) qui réalisent les manoeuvres de démarrage, fonctionnent dans les meilleures conditions de durée *et de régularité.
Ce perfectionnement est essentiellement caractérisé, en ce que les contacteurs (ou appareils équivalents) comportent, en outre de leur bobine de commande contrôlée par la force électromotrice engendrée dans l'induit du moteur, une bobine à action antagoniste qui est mise hors d'action, ou dont l'action est inversée lorsque le contacteur fonctionne.
Les figures ci-jointes représentent, à titre d'exemples non limitatifs, divers schémas d'équipements conformes à l'invention. Les dispositions particulières de réalisation que comportent ces équipements devront être considérées comme faisant partie de l'invention, étant entendu que toutes dispositions Équivalentes pourront être aussi bieh utilisées sans sortir du cadre de celle-ci.
La Fig.l se rapporte à un équipement de démarrage, à un seul cran intermédiaire, d'un moteur à courant continu dont l'induit est désigné par 1, l'enroule- ment d'excitation par 2 et l'enroulements des pôles de commutation par 3 ; moteur est supposé à excitation shunt, mais il pourrait être aussi bien à excitation série ou compound, La résistance de démarrage est désignée par 4,5 désignant le contacteur qui la court-circuite automatiquement lorsque la force électromotsice engendrée dans l'induit du moteur, ou force contre-électromotrice, c'est-à-dire la vi- tesse du moteur, a atteint une certaine valeur; 6 et 7 désignent les interrupteurs ou contacteurs de mise en route du moteur.
Conformément à l'invention, le contacteur 5 comporte non seulement une bobine de commande 8, alimentée aux bornes de l'induit 1, mais en outre une bobine à action antagoniste 9, celle-ci étant ici disposée en série dans la connexion entre la résistance 4 et l'induit 1.
La Fig.2 représente l'allure des caractéristiques de fonctionnement du contacteur, la vitesse du moteur (ou sa force contre-électromotrice) étant portée en ordonnées. La courbe I est celle des ampères-tours de la bobine 8, l'ordonnée PH correspondant à la vitesse normale du moteur. La courbe II est celle des ampèrestours antagonistes de la bobine 9, les ampères-tours mesurés par OA devant, bien entendu, le contacteur n'étant pas polarisé, être inférieurs à ceux qui sont nécessaires pour provoquer le fonctionnement, qui serait alors intempestif, de ce contacteur* La courbe III correspond aux ampères-tours totaux agissant sur le con- tacteur, le segment MF mesurant les ampères-tours qui provoquent le fonctionnement et par conséquent le court-circuitage de la résistance 4.
Au moment où le contacteur se ferme, le courant s'inverse dans la bobine 9 et, par conséquent,, non seulement les ampères-tours antagonistes à ceux de la bobine de commands,8 disparaissent, mais ils sont remplacés par quelques ampèrestours additionnels à ceux de 8, les bobines 8 et 9 se trouvant montées en série par rapport à la tension aux bornes de 1. Les ampères-tours totaux qui agissent sur le contacteur 5 sont donc brusquement augmentés à sa fermeture (de la valeur correspondant à FG) et cette fermeture est donc franche et stable.
Les ampères-tours additionnels fournis par 9 à la fermeture du contacteur, ne peuvent d'ailleurs être qu'assez faibles, du fait que la bobine 9 ne peut comporter, pour son alimentation série, qu'un petit nombre de spires; il en résulte que le fonctionnement ne serait pas très différent si la bobine 9 était intercalée dans le circuit de l'autre côté de la résistancei4, auquel cas le renforcement des ampères-tours du contacteur, à la fermeture, proviendrait uniquement de la disparition des ampères-tours de la bobine 9, court-circuitée en même temps que la résistance 4.
On voit que la courbe III est plus inclinée sur l'horizontale que la courbe II. Grâce à l'application de l'invention, la variation des ampères-tours qui proToquent la fermeture du contacteur, à mesure que le moteur accélère, est donc rendue plus rapide. Ce résultat est particulièrement intéressant, en ce qu'il facilite la réalisation d'équipements de démarrage à plusieurs crans intermédiaires, en évitant les risques de fonctionnement à contretemps que comportent les équipements connus.
La Fig,3 se rapporte ainsi à un exemple d'équipement à deux crans intermédiaires, dérivé de celui de la Fig. 1. Les deux sections de la résistance de démarrage sont respectivement désignées par 10 et 11 et les contacteurs correspondants
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par 12 et 13, 14 et 15 désignent respectivement leurs bobines de commande et 16 et 17 leurs bobines antagonistes.
Dans la Fig.2, supposée s'appliquer au contacteur 13, II bis représente l'allure des ampères-tours de la bobine 17 après que le contacteur 12, qui fonctionne le premier, a été fermé; IIIbis représente les ampères-tours totaux qui en résultent pour le second contacteur, 13, Comme on le voit, la courbe IIIbis est encore plus inclinée que la courbe III, sur l'horizontale, ce qui donne à la fermeture du second contacteur (pour la râleur N de la vitesse) une sensibilité et une précision beaucoup plus grandes que dans les équipements connus*-' L'invention permet donc de réaliser des équipements de démarrage à deux ou plusieurs crans in fonctionnant, avec pleine sécurité, dans des conditions régulières, malgré les variations possibles dans la valeur de la tension du réseau.
La Fig. 4 (pour simplifier, le moteur à courant continu n'a été représenté que par son induit 1) se rapporte à un équipement de démarrage à un seul cran dans lequel le contacteur 5 comporte, non pas, comme dans le cas de la Fig.l, deux bobines séparées, l'une shunt et l'autre série, mais une seule bobine à fil fin divisée en deux parties, l'une 18 toujours branchée, comme la bobine 8, aux bornes de l'induit 1, l'autre, 19, alimentée en dérivation sur une portion de la résistance de démarrage 4, à travers un contact auxiliaire ou interlock 20, qui est fermé normalement et dont l'ouverture est provoquée par la fermeture du contacteur.
Avant cette fermeture, c'est-à-dire avant l'ouverture du contact 20, les portions de bobine 18 et 19 sont parcourues par des courants dirigés suivant les flèches en trait plein; la bobine 19 est ainsi parcourue par un courant proportionnel à la chute de tension dans la résistance 4, c'est-à-dire au'.courant absorbé par le moteur, et les choses sont disposées de manière que les ampères-tours de 18 et de 19 soient en opposition.
A la fermeture de 5, le contact-auxiliaire 20 s'ouvre et les ampères-tours de 19 s'inversent (flèche en trait interrompu), les deux bobines 18 et 19 se trouvant montées, en série entre elles, aux bornes de 1. On -coït que les ampères-tours de 19 sont ici mieux utilisés que ceux de la bobine 9 de la Fig. 1, du fait que l'effet d'inversion du courant dans la bobine 19 est beaucoup plus important, cette bobine pouvant avoir un nombre.de spires beaucoup plus grand que la bobine série 9.
L'exemple de la Fig.5 (dans les Fig. 5,6 et 7, le moteur n'a été représenté, par mesure de simplification, que par son induit 1) se rapporte à une variante de celui de la Fig.3 (démarrage avec deux crans intermédiaires), dans laquelle les bobines, respectivement 21 et 22, qui fournissent les ampères-tours antagonistes des contacteurs 12 et 13, (avant enclenchement de ces contacteurs) sont montées comme dans la Fig.4. Les bobines qui fournissent les ampères-tours principaux de ces contacteurs sont désignées par 23 et 24 et les contacts auxiliaires ou interlocks qui contrôlent respectivement les bobines 21 et 22, sont désignés par 25 et 26.
La disposition de la Fig.6 est une variante de celle de la Fig.4, dans laquelle le contacteur 12, qui se ferme au premier cran intermédiaire, est un con- tacteur ordinaire, ne comportant qu'une seule bobine d'excitation, 27, dérivée aux bornes de 1. Quand au contacteur 13, qui se ferme pour le deuxième cran intermédiaire, ses deux bobines d'excitation conformes à l'invention, 28 (shunt) et 29 (série), ne sont alimentées qu'à la fermeture du premier contacteur 12, la bobine 29 directement et la bobine 28 indirectement par le contact auxiliaire ou interlock 30, qui se ferme en même temps que 12.
Une telle disposition procure une sécurité complémentaire dans l'ordre correct de fermeture des deux contacteurs et, en outre, une possibilité d'amplifier l'effet de la bobine 29,
En effet, dans l'exemple de la Fig.3, le nombre des spires que l'on peut donner à la bobine 17, est limité par la condition que les ampères-tours OA (Fig.2) nu dépassent pas la valeur NE'* pour laquelle le contacteur 13 se ferme ; sans cela, les contacteurs étant supposés non polarisés, le oontacteur 13 fonctionnerait intempestivement, à la mise en route du moteur.
Au contraire, dans la disposition de la Fig.6, la bobine 29 ne reçoit du courant que lorsque la bobine shunt 28 comporte elle-même les ampères-tours, MG, déjà plus grands que MF, et on pourra donc donner à la bobine 29 un nombre de spires très important, puisqu'il suffira que les ampères-tours correspondants MA' n
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ne dépassent pas MG d'une Taleur supérieure à NP' (ampères-tours totaux pour lesquels le contacteur 13 se ferme).
La Fig.7 représente une variante de la Fig.6 dans laquelle le rhéostat de démarrage, au lieu d'être constitué par deux sections montées entre elles en série, comporte deux sections, 31 et 32, montées en parallèle. Les contacteurs correspon dants, 12 et 13, sont l'un ,12, du type ordinaire et l'autre, 13, du type à deux excitations antagonistes. Ils fonctionnent comme les contacteurs analogues de la disposition de la Fig.6.
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PERFEG "IQII" 17T AUX EQUI: PEJ1.'JENTS DE DISABBAGE Ai5ï4'i.'IEDE OF 28IEVn ELECTRICS CONTROLLED BY THE ELECTROMOTRICE FORCE GENERATED BY THE ARMCHAIR.
For the automatic starting of electric motors, in particular low-power motors, equipment is frequently used, the contactors or equivalent of which are controlled by the electromotive force generated in the armature of the motor.
In the known embodiments of this equipment, it often happens that, if a voltage drop occurs on the network when the voltage at the terminals of the armature of the motor reaches the value which should cause the operation of the motor. a contactor, this operation is not straightforward; if this incident is repeated, the contacts of the device burn quickly. On the other hand, in this equipment, it is difficult to carry out a starting with two intermediate notches (and a fortiori with more than two intermediate notches), because the voltage for which the contactor of the second notch should operate, would be of very high value. close to the nominal voltage of the network and that the possible variations of the real voltage of this one could cause disturbances completely distorting the setting of this contactor.
The object of the present invention is an improvement which avoids these inconveniences.
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-disadvantages and which thus makes it possible to establish automatic starting equipment, with one or more intermediate notches, including the contactors (or equivalent devices) which carry out the starting operations, operate under the best conditions of duration * and regularity.
This improvement is essentially characterized in that the contactors (or equivalent devices) comprise, in addition to their control coil controlled by the electromotive force generated in the armature of the motor, a coil with antagonistic action which is put out of action. , or whose action is reversed when the contactor operates.
The attached figures represent, by way of nonlimiting examples, various diagrams of equipment in accordance with the invention. The particular implementation arrangements included in this equipment should be considered as forming part of the invention, it being understood that any equivalent arrangements may also be used without departing from the scope thereof.
Fig. 1 relates to an equipment for starting, with only one intermediate step, of a direct current motor whose armature is designated by 1, the excitation winding by 2 and the pole windings. switching by 3; motor is assumed to have shunt excitation, but it could equally well be with series or compound excitation, The starting resistance is designated by 4.5 designating the contactor which automatically short-circuits it when the electromotive force generated in the motor armature, or counter-electromotive force, that is to say the speed of the motor, has reached a certain value; 6 and 7 designate the switches or contactors for starting the engine.
According to the invention, the contactor 5 comprises not only a control coil 8, supplied to the terminals of the armature 1, but also a counteracting coil 9, the latter being here arranged in series in the connection between the armature. resistor 4 and armature 1.
Fig. 2 represents the shape of the operating characteristics of the contactor, the speed of the motor (or its back-electromotive force) being plotted on the ordinate. Curve I is that of the ampere-turns of coil 8, the ordinate PH corresponding to the normal speed of the motor. Curve II is that of the antagonistic amperes of coil 9, the ampere-turns measured by OA must, of course, since the contactor is not polarized, be lower than those necessary to cause operation, which would then be untimely, of this contactor * Curve III corresponds to the total ampere-turns acting on the contactor, the MF segment measuring the ampere-turns which cause the operation and consequently the short-circuiting of resistor 4.
When the contactor closes, the current is reversed in coil 9 and, consequently, not only do the ampere-turns antagonistic to those of the control coil, 8 disappear, but they are replaced by a few additional ampere-turns at those of 8, coils 8 and 9 being connected in series with respect to the voltage at the terminals of 1. The total ampere-turns acting on contactor 5 are therefore suddenly increased when it closes (by the value corresponding to FG) and this closure is therefore straightforward and stable.
The additional ampere-turns supplied by 9 when the contactor is closed can only be quite low, because the coil 9 can only include, for its series power supply, a small number of turns; it follows that the operation would not be very different if the coil 9 were interposed in the circuit on the other side of the resistori4, in which case the strengthening of the amperes-turns of the contactor, on closing, would come only from the disappearance of the ampere-turns of coil 9, short-circuited at the same time as resistor 4.
It can be seen that curve III is more inclined to the horizontal than curve II. Thanks to the application of the invention, the variation of the ampere-turns which cause the contactor to close, as the motor accelerates, is therefore made faster. This result is particularly advantageous, in that it facilitates the production of starting equipment with several intermediate notches, while avoiding the risks of out-of-time operation that known equipment entails.
FIG. 3 thus relates to an example of equipment with two intermediate notches, derived from that of FIG. 1. The two sections of the starting resistor are respectively denoted by 10 and 11 and the corresponding contactors.
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12 and 13, 14 and 15 denote respectively their control coils and 16 and 17 their opposing coils.
In Fig.2, assumed to apply to contactor 13, II bis represents the shape of the ampere-turns of coil 17 after contactor 12, which operates first, has been closed; IIIbis represents the total ampere-turns which result therefrom for the second contactor, 13, As can be seen, the curve IIIbis is even more inclined than the curve III, on the horizontal, which gives the closing of the second contactor (for the speed N grater) sensitivity and precision much greater than in known equipment * - 'The invention therefore makes it possible to produce starting equipment with two or more notches in operating, with full safety, under regular conditions , despite the possible variations in the value of the network voltage.
Fig. 4 (for simplicity, the direct current motor has only been represented by its armature 1) relates to a single-notch starting equipment in which the contactor 5 comprises, not, as in the case of FIG. l, two separate coils, one shunt and the other series, but a single fine wire coil divided into two parts, one 18 still connected, like coil 8, to the terminals of armature 1, the the other, 19, supplied as a bypass on a portion of the starting resistor 4, through an auxiliary or interlock contact 20, which is normally closed and whose opening is caused by the closing of the contactor.
Before this closing, that is to say before the opening of the contact 20, the coil portions 18 and 19 are traversed by currents directed along the arrows in solid lines; the coil 19 is thus traversed by a current proportional to the voltage drop in resistor 4, that is to say to the current absorbed by the motor, and things are arranged so that the ampere-turns of 18 and 19 are in opposition.
When 5 closes, the auxiliary contact 20 opens and the ampere-turns of 19 are reversed (dashed line arrow), the two coils 18 and 19 being mounted, in series with each other, at the terminals of 1 It can be seen that the ampere-turns of 19 are here better used than those of the coil 9 of FIG. 1, because the effect of reversing the current in coil 19 is much greater, this coil may have a much larger number of turns than series coil 9.
The example of Fig. 5 (in Figs. 5,6 and 7, the motor has only been represented, for simplicity, by its armature 1) relates to a variant of that of Fig. 3 (starting with two intermediate notches), in which the coils, respectively 21 and 22, which supply the opposing ampere-turns of contactors 12 and 13, (before these contactors engage) are mounted as in Fig. 4. The coils which supply the main ampere-turns of these contactors are designated by 23 and 24 and the auxiliary contacts or interlocks which respectively control the coils 21 and 22, are designated by 25 and 26.
The arrangement of Fig. 6 is a variant of that of Fig. 4, in which the contactor 12, which closes at the first intermediate notch, is an ordinary contactor, comprising only one excitation coil, 27, derivative at the terminals of 1. When the contactor 13, which closes for the second intermediate notch, its two excitation coils according to the invention, 28 (shunt) and 29 (series), are only supplied with the closing of the first contactor 12, the coil 29 directly and the coil 28 indirectly by the auxiliary or interlock contact 30, which closes at the same time as 12.
Such an arrangement provides additional safety in the correct order of closing of the two contactors and, in addition, a possibility of amplifying the effect of the coil 29,
Indeed, in the example of Fig. 3, the number of turns that can be given to the coil 17 is limited by the condition that the ampere-turns OA (Fig. 2) do not exceed the value NE '* for which contactor 13 closes; otherwise, the contactors being assumed not to be polarized, the oontactor 13 would operate inadvertently when the engine is started.
On the contrary, in the arrangement of Fig. 6, the coil 29 receives current only when the shunt coil 28 itself comprises the ampere-turns, MG, already greater than MF, and we can therefore give the coil 29 a very large number of turns, since it will suffice that the corresponding ampere-turns MA 'n
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do not exceed MG of a Taleur greater than NP '(total ampere-turns for which contactor 13 closes).
FIG. 7 represents a variant of FIG. 6 in which the starting rheostat, instead of being constituted by two sections connected together in series, comprises two sections, 31 and 32, connected in parallel. The corresponding contactors, 12 and 13, are one, 12, of the ordinary type and the other, 13, of the type with two antagonistic excitations. They operate like the analog contactors of the arrangement in Fig. 6.