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Dispositifs de protection pour installations de chauffage au mazout ou à toute autre huile combustible.
Les installations de chauffage au mazout ou à toute autre huile combustible comportent en général l'équipe- ment électrique suivant :
1 ) un moteur électrique actionnant une so uffle- rie qi projette dans le foyer le mazout pulvérisé mélangé à l'air de combustion .
2 ) un-transformateur d'allumage qui provoque la formation d'étincelles entre deux électrodes et enflamme le mazout à chaque mise en route du moteur.
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3 ) un pyrostat de foyer ou de cheminée qui effectue la commutation de circuits électriques de commande, ceci sui- vant que les gaz sont froids ou chauds, c'est à dire qu'il y a "flamme" ou "non flamme" dans le foyer.
4 ) un ou plusieurs thermostats qui effectuent des com- mutations de circuits électriques de commande suivant la tem- pérature atteinte par l'eau du circuit de chauffage (thermo- stats de chaudière) ou par l'air d'une chambre à chauffer (thermostats de chambre).
5 ) un appareil de protection du moteur électrique contre les surcharges, défauts divers, court-circuits ou marche en monophasé, lorsqu'il s'agit de moteurs triphasés.
6 ) un relais ou système de relais destinéà coordon- ner l'action de tous les appareils énumérés ci-dessus et à empêcher qu'un défaut de fonctionnement d'un des organes ne devienne une cause de perturbations graves ou ci'accidents.
La figure des dessins ci-joints représente un schéma de ce type connp comprenant comme éléments essentiels un moteur M, un contacteur R (tripolaire pour les moteurs tri- phasés et bipolaire pour les moteurs monophasés), muni de lamelles de contact 1,2,3 coopérant avec des bornes 4-4' aux- quelles sont reliés les fils 5-6-7 et 51- 61- 71 d'alimenta- tion du moteur M ; ce contacteur comprend en outre une lamel- le 8 coopérant avec des bornes 12-13 et fixée de même que les lamelles 1,2,3 sur une traverse 9 attirée par la bobine d'électro 10 du contacteur.
Une extrémité de la bobine 10 est alimentée par le courant venant du conducteur 6 à travers le thermostat T quand celui-ci est dans la position "Froid" (F) (circuit 14- 15-11), l'autre extrémité de la bobine 10 est alimentée par le courant venant du conducteur 4 (circuit 4-16-13-17).
On voit que la bobine 10 est reliée aux bornes "basse
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tension" du transformateur d'allumage, d'une part, directe- ment par le conducteur 11, d'autre part, par lesconducteurs
17 et 111 quand le pyrostat P est dans la position "Froid" (F).
L'invention a principalement comme but de combiner en un seul ensemble les dispositifs 5) et 6) et d'obtenir an ''outre d'autres avantages qui ressortiront de l'exposé fait ci-après .
La figure 2 représente un schéma établi sous sa forme la plus simple suivant les données de l'invention et comprenant les mêmes éléments que le schéma de la figure 1, mais avec en plus un relais de sécurité 18 dont le rôle sera indiqué ci- après et qui, suivant une caractéristique importante de l'in- vention, est alimerné par le même courant (conducteur 19) que le transformateur d'allumage Tr (courant pris en dérivation aux ternebasse tension de Tr).
Dans l'exemple représenté, -ce relais 18 est supposé basé sur un principe de fonctionneent à retardement dit "thermique", mais il pourrait également être muni d'un retar- dateur mécanique (à minuterie ou dashpot par exemple).
L'installation suivant la figure 2 fonctionne de la manière suivante :
Quand le circuit est alimenté, et que le pyrostat et le thermostat sont tous deux sur la position inférieure (dite Froid) la bobine 10 actionnant l'équipage mobile du contacteur attire son armature 9 et le circuit du motsur est fexmé ; celui-ci se mettra donc en route.
Au moment où le pyrostat est sur la position Froid (F),le transformateur d'allumage Tr est alimenté et débite donc des étincelles entre les électrodes. Si le mazout s'al- lume, le pyrostat passera à la position Chaud (C) et coupera l'alimentation du transformateur d'allumage. Les étincelles c.esseront et la flamme continuera à brûler puisque le moteur qui alimente le foyer en air et en mazout continue à tourner.
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Si, pour une cause fortuite, le mazout ne s'allume pas, le pyrostat reste sur la position Froid et les étincel- les continuent à jaillir.
Mais, il faut éviter que cette situation ne per-- dure au-delà d'un temps prédéterminé (généralement 10 à 120 secondes) si non le mazout non enflammé continueraità être projeté à l'état liquide dans la chaudière (fondations de mazout -accidents, etc..). C'est pour ce motif que le re- lais de sécurité est branché aux bornes "basse tension" du transformateur d'allumage. Il est donc alimenté en courant électrique aussi longtemps que le transformateur d'allumage l'est également. Il cesse de l'être en même temps, c'est à dira si le pyrostat passe sur la position Chaud.
Le relais de sécurité est muni d'un contact qui coupe le circuit d'alimentation de la bobine du contacteur dans le cas où le relais de sécurité est sous courant pendant un temps prédéterminé réglable (10 à 120 secondes).
Si le relais de sécurité est alimenté en cou- rant pendant un temps inférieur au réglage, c'est à dire si l'allumage se fait dans le temps voulu, le relais de sécu- rité ne fonctionnera pas et le contacteur restera donc en- clenché.
Si, au contraire, le relais de sécurité est alimenté au delà du temps de réglage (ce qui se produit quand l'allumage rate, le pyrostat restant sur Froid) le déclenchement à retardement fonctionne et coupe le circuit d'alimentation du transformateur ainsi que celui de la bo- bine du contacteur. Celui-ci déclenche et le moteur cessant d'être alimenté s'arrête, ce qui supprime la projection'in- tempestive du mazout.
Une fois que le relais a fonctionné et a pro- voqué l'ouverture du circuit, celui-ci ne peut se réenclen-
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cher automatiquement car il y a eu libération de un délic qui ne peut être réarmé que par une intervention manuelle.
Ceci attire l'attention sur le défaut et on ne remet en marche qu'après y avoir porté remède.
La figure 3 montre à titre exemplatif comment peut être réalisé un relais de sécurité avec élément thermique à dilatation.
19 sont les conducteurs qui amènent le courant à l'élément thermique 18 constitué par un élément conducteur qui s'échauffe etpar conséquent s'allonge par l'effetdu passage du courant.
20 est un point fixe d'amarrage de l'élément ther- mique 18.
21 est un ressort qui tire l'élément thermique vers un point fixe 22/ En cas d'édhauffement, l'extrémité 23 de l'élément thrmique se déplace dans le sens de la flèche F vers 22 et fait pivoter autour de 24' un levier 24. Celui-ci appuie alors sur le levier 25 dont l'extrémité 26 libère un crochet 27 de la tige porte-contact 28. A ce moment, sous l'action d'un ressort 28 ,la pièce conductrice 29 s'écarte et interrompt le circuit à protéger 15 qui alimente la bo- bine du contacteur.
Quand l'élément thermique 18 se refroidit, il cesse d'exercer son action sur 24-25-26, mais le crochet 27 ayant été libéré, le circuit 15 reste coupé, pour le réenclencher, il faut pousser sur un bouton 30 dans le sens de la flèche F1.
A ce moment, le crochet 27 s'accroche de nouveau au bec 26 du levier 25 et le contact 29 ferme le circuit 15.
On peut régler par divers moyens, le temps qui sàécou- le entre la mise sous courant de l'élément thermique 18 et le déclenchement de 29 ouvrant le circuit 15 :
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1 ) en déplaçant par exemple le point fixe 20 de façon à ralentir ou à accélérer le moment où 23 entre en contact avec 24 ; 2 ) en modifiant la distance entre 24 et 25 eu en d'autres points de la transmission ; 3 ) en modifiant l'intensité du courant qui alimente l'élé- ment thermique 18.
Ces divers moyens peuvent être employés séparément ou simultanément
On se rend compte de ce qu'avec un élément thermi- que bimétallique on peut obtenir une action analogue.
La réalisation de base décrite ci-dessus peut être complétée par une série de dispositifs qui assurent en pra- tique conjointement ou séparément une sécurité de fonction- nement encore meilleure et une prévention parfaite contre tous les défauts possibles.
A.- Transformateur de sécurité -
Au lieu de brancher directement le relais de sé- curité 18 aux bornes basse tension du transformateur d'al- la,nage, on peut l'y raccorder indirectement par l'inter- médiaire d'un transformateur de sécurité (31) (fig.4) qui transforme le courant du réseau en courant à bas voltage.
Les bornes du transformateur de sécurité corres- pondant à la tension du réseau sont raccordées aux bornes "basse ten sion" du transformateur d'allumage et sont donc alimentées simultanément.
Le relais de sécurité est raccordé aux bornes du transformateur de sécurité "côté bas voltage", donc à inten- @ sité relativement élevée.
Ce dispositif a pour effet de réduire considéra- blement le courant pris au réseau tout en donnant une sécu- rité de fonctionnement incomparable et la possibilité d'ob-
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tenir des gammes beaucoup plus étendues pour le réglage du temps de fonctionnement de la sécurité.
On pourrait aussi munir le transformateur de sécu- rité d'un bobinage secondaire à prises multiples donnant une plus grande gamme de tensions et de courants secondaires et @ permettant par ce fait des gammes de réglage beaucoup plus étendues.
B.- Relais de contrôle du transformateur de sécurité.-
On pourrait objecter que, à côté des avantages in- discutables qu'il apporte, l'emploi du transformateur de sé- curité pourrait être à son tour une cause de perturbation, dans le cas où-ce transformateur, par suite d'un claquage n'alimenterait plus le relais de sécurité qui, dès lors, ne jouerait plus son rôle en cas de "non flamme".
Le relais de contrôle de la sécurité (32, fig.5) remédie entièrement à cette éventualité.
Ce relais comporte un bobinage branché par des fils 33 aux bornes du côté à bas voltage du transformateur de sé- curité 31. Il est donc en parallèle avec le relais de sécurité.
Quand le transformateur de sécurité est en bon état, -il ali- mente donc en même temps le relais de sécurité et le relais 32 de contrôle de la sécurité.
L'armature 34 du relais 32, quand elle est attirée, ferme un contact 35 qui permet à ce moment l'arrivé.e du cou- rant, à la bobine d'attraction du circuit du contacteur. Celui- ci peut donc s'enclencher et le moteur se mettre en route.
Si, au contraire, il y a un défaut qui fait que le transformateur de sécurité ne débite'-.pas, l'armature 34 du relais de contrôle de la sécurité n'est pas attirée, le con- tact 35 ne se ferme pas, rendant impossible l'arrivée du cou- rant à la bobine d'attraction du contacteur. Celui-ci ne s'en- clenchera pas et le moteur ne se mettra pas en route.
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Il n'y aura donc pas possibilité de projection de mazout si le contrôle affectif d'un allumage correct ne peut se faire.
C.- Signalisation en cas de défaut (fig.6).
Comme on l'a vu ci-dessus, le raté d'allumage pro- voque l'arrêt automatique du moteur et empêche donc radi- calement la continuation de la projection du mazout en cas de "non flamme".
Il peut être intéressant, quand cet incident s'est produit, d'avoir une signalisation à distance permettant de prendre immédiatement les mesures nécessaires.
Ceci se réalise parfaitement grâce aux relais de sécurité. Il suffit de brancher aux bornes du contact 30 qui s'ouvre en cas de "raté d'allumage", une lampe de si- gnalisation L ou une sonnerie S de caractéristiques adé- quates. Lampe et sonnerie sont court-circuitées en service normal par le seul et même contact 30 commandant la coupu- re du circuit de la bobine du contacteur. Au contraire, quand, par suite d'un défaut, ce contact 30 s'ouvre, la lampe et/ou la sonnerie se trouvent mis en série avec le circuit où se trouvent en parallèle la bobine d'attrac- tion 10 du contacteur et l'enroulement basse-tension du transformateur d'allumage.
Toutefois, comme on prévoit une lampe (et/ou son- nerie) dont la résistance est très élevée par rapport à la résistance de la bobine du contacteur et du primaire du transformateur d'allumage, presque toute la différence de potentiel se porte aux bornes de la lampe(et/ ousonne- rie) et le courant qui passe a une valeur très réduite.
Celui-ci est trop faible pour que la bobine puisse main- tenir l'armature du contacteur et le circuit du moteur est comme dans le cas coupé/où l'alimentation de la bobine serait totalement sup- primée.
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Quand on aura réarmé le déclic du relais de sécu- rité, il y aura de nouveau extinction de la lampe et arrêt de la sonnerie.
D.- Relais de protection du moteur (fig .7).
L'emploi d'un contacteur d'un type suffisamment robuste permet d'assurer la protection efficace du moteur sans avoir recours à un appareil d'interruption supplémen- taire tels que disjoncteur automatique, fusibles, etc..
Il suffit de brancher en série entre le contacteur et le moteur un relais de protection 36 qui, en cas de aur- charge dangereuse, coupe le circuit d'alimentation de la bobine d'attraction du contacteur. Ce relais 36 est en liaison par des fils 37 avec un:contact 38 de réarmement.
Ce relais sera généralement du type thermique qui donne une protection particulièrement rationnelle.
Il peut, le cas échéant, être complété par des relais électro-magnétiques qui agiront en cas de court- circuit ou de surcharges très fortes.
Ce relais thermique 36 sera de préférence dans le boîtier de commande du système de relais de protection pour allumage au mazout, ce qui assure une grande économie et une facilité par rapport aux istallations dans lesquelles la protection du moteur est assurée par un dispositif ana- logue combiné avec un disjoncteur ou un contacteur supplé- mentaire extérieur.
E.- Protection contre les court-circuits dans les câblages auxiliaires. (circuits du pyrostat, du thermostat, etc..) (fig.8).
On pourra facilement ajouter aux divers disposi- tifs décrits ci-dessus une sécurité en plaçant des relais électromagnétiques 39 (fig. 8) avant le contacteur. 40 dési- gne un interrupteur général.
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Les circuits vers le pyrostat et le thermostat se- ront dérivés entre ces relais électromagnétiques et les bor- nesdu contacteur.
En cas de court-circuits dans ces circuits dérivés, les relais électromagnétiques fonctionneront et couperont le contact d'alimentation de la bobine du contacteur. Celui- ci sera donc forcé de déclencher et le moteur sera mis à l'arrêt.
Le placement des relais électromagnétiques 39 rend inutile l'emploi de relais électromagnétiques spéciaux pour la protection du moteur et le 'schéma représenté à la figure 8 permet d'utiliser les relais électromagnétiques pour faire déclencher le contacteur de commande du moteur dans deux hy- pothèses bien distinctes! a) court-circuit ou très forte surcharge dans le circuit moteur ; b) court-circuit dans les câblages auxiliaires.
Ces relais électromagnétiques servent donca deux usages En plaçant d'autre part les relais thermiques de protection du moteur, en aval du contacteur, ceux-ci ne sont influencés que par le courant qui passe par le moteur, ce qui permet donc d'assurer la protection du moteur, même contre les faibles surcharges, avec le maximum de précision. Généra- lement, les relais thermiques et électromagnétiques sont pla- cés au même endroit du circuit.
Dans le cas de la figure 8 au contraire, ils sont placés à des endroits distincts et traversés par des courants partiellement différents.
Toutefois, lorsqu'ils fonctionnent, ils agissent l'un et l'autre de la même façon pour couper le circuit d'a- limentation de la bobine du contacteur.
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Un des avantages les plus caractéristiques.de. l'en- semble du système est d'assurer la protection la plus complè- te pour le maximum d'éventualités possibles dans un boitier unique, facile à raccorder et d'avoir un minimum de contacts électriques devant s'ouvrir et se fermer en exploitation nor- male.
La multiplicité des contacts devant fonctionner lors des manoeuvres normales est un point faible de la plupart des appareils.
D'autre part, .'les contacts prévus sont en général beaucoup plus forts et plus robustes que ceux employés gé- néralement, ce qui constitue un élément de sécurité supplé- mentaire.