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MOTEUR ASYNCHRONE POLYPHASE, A DEMARRAGE AUTOMATIQUE ET COUPLEUR
CENTRIFUGE POUR CE MOTEUR.
La présente invention est relative à un moteur asynchrone poly- phasé, à démarrage automatique, comprenant notamment un rotor mixte, c'est- à-dire pourvu à la fois d'une cage d'écureuil ou d'une double cage fournis- sant seule le couple de décollage, et, par phase rotorique, d'un ou plusieurs bobinages pour le fonctionnement normal, disposés dans des encoches à la pé- riphérie dudit rotor;et comprenant en outre un coupleur centrifuge tournant avec le rotor.
Pour réduire l'à-coup de courant au démarrage des moteurs asyn- chrones, on a recours à divers artifices qui conduisent toujours à des in- convénients non négligeableso Le procédé qui, jusqu'à présent, permettait d'obtenir, au démarrage, le courant le plus réduit, pour un couple donné, consiste à prévoir dans les moteurs asynchrones, dits à démarrage automati- que, un rotor portant, par phase, un bobinage fermé sur des résistances mon- tées sur l'arbre du moteur et tournant avec lui ;
un coupleur centrifuge, tournant également avec l'arbre, court-circuite successivement des portions de ces résistances jusqu'à l'élimination complète, quand le moteur atteint sa vitesse de régimeLa présence de ces résistances, fragiles et coûteuses, réduit sensiblement les qualités de ces moteurs et rend leur fonctionnement assez aléatoire.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients.
A cet effet, ledit coupleur centrifuge est prévu pour mettre en service ledit bobinage, ou successivement lesdits bobinages ou pour au moins une autre mo- dification du raccordement de ces derniers, à mesure que la vitesse du mo- teur augmente, la suite des opérations s'effectuant normalement, lors du ra- lentissement du moteur, en ordre inverse de celui correspondant au démarrage.
Il existe bien des moteurs sans résistances, dont un coupleur centrifuge produit une seule modification du raccordement des enroulements à un instant donné, mais ces moteurs n'ont pas de cage. Ils démarrent ainsi en deux temps seulement, avec une pointe de courant assez élevée ou un couple minimum au démarrage très réduit, selon la vitesse à laquelle le coupleur
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fonctionne. Un tel système est donc de ce fait limité aux moteurs de très pe- tite puissance et n'exigeant qu'un couple relativement faible au démarrage.
Suivant une forme particulière de réalisation, dans le cas d'un bobinage unique par phase, celui-ci est divisé en au moins deux parties, le- dit coupleur fermant ces parties successivement sur elles-mêmes, ou modifiant autrement leur raccordement.
La présente invention est également relative au coupleur centri- fuge utilisé conjointement avec le moteur ci-avant. Ledit coupleur comprend essentiellement : au moins un bottier devant tourner avec le rotor du moteur et constitué, de préférence, de matière moulée isolante; un certain nombre de contacts fixes par rapport au bottier et montés dans ce dernier ; un nombre correspondant de contacts mobiles portés par au moins un contacteur soumis à l'action de la force centrifuge et à l'action antagoniste d'au moins un res- sort de rappel, chaque contacteur correspondant à la modification du raccor- dement d'une partie du ou des bobinages précités.
Dans une forme de réalisation particulière, le contacteur susdit est constitué par une pièce, de préférence métallique, de poids déterminé, présentant un évidement d'allure circulaire correspondant à la portion de l'arbre du moteur, qu'il entoure et avec laquelle il est en contact au repos, deux ressorts de rappel étant au moins prévus entre le contacteur et le boi- tier, ces ressorts étant montés, de préférence, symétriquement par rapport à l'axe de déplacement du contacteur sous l'action de la force centrifuge, les points d'attache de ces ressorts au bottier se trouvant au-dessus des points d'attache de ces ressorts au contacteur, les niveaux étant évalués dans le sens du déplacement du contacteur. On obtient ainsi une fermeture et une ou- verture brusques des contacts, qui assurent un excellent démarrage du moteur.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description des dessins annexés au présent mémoire et qui représentent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation particulière da l'invention.
La figure 1 est une vue, en élévation et partiellement en coupe, d'un coupleur suivant l'invention.
La figure 2 est une vue latérale en coupe d'une partie du cou- pleur de la figure 1, en l'occurrence un demi-boîtier.
Les figures 3,4 et 5 montrent des détails du coupleur.
Les figures 6, 7 et 8 sont des représentations schématiques mon- trant le fonctionnement des ressorts de rappel des contacteurs du coupleur de la figure 1.
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments analogues ou remplissant des fonctions analogues.
Le coupleur représenté à la figure 1 est monté sur l'arbre d'un moteur asynchrone polyphasé, dont le stator ne diffère pas de ceux des moteurs connus. Le rotor comporte une cage ou une double cage, dont les barres sont logées dans des encoches aui peuvent être situées à la périphérie du rotor entre les encoches principales dans lesquelles sont prévus, par phase, un ou plusieurs bobinages, dont les extrémités sont reliées au coupleur centrifuge, qui aura ainsi pour mission de fermer sur elles-mêmes, à des vitesses prédé- terminées, certaines portions des bobinages, ou de modifier leurs raccorde- ments relatifs.
Le coupleur se compose de deux demi-bottiers 1, en matière mou- lée isolante, qui sont maintenus assemblés par des rivets 2. Une ouverture circulaire 20 (figure 2) de diamètre correspondant à celui de l'arbre du mo- teur est ménagée dans ces demi-bottiers. Des ergots 3, en s'engageant dans deux rainures diamétralement opposées, fraisées dans l'arbre, rendent le cou- pleur solidaire de celui-ci et assurent son entraînement.
Dans le bottier, sont prévues des cavités, telles que 21, dans
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lesquelles sont disposés des porte-contacts 4 (figurée 1 et 5), fixés par rap- port à l'arbre du moteur et comprenant des pastilles de contact 5, 17 et 18 en alliage métallique spécial. Des ressorts 19 sont interposés entre le fond des cavités 21 et les porte-contacts 4, ce qui permet d'obtenir des contacts parfaits malgré l'usure, éventuellement différente, des diverses pastilles' de contact. Aux porte-contacts 4 sont soudés des faisceaux de lamelles,tel- les que 6, très souples, en cuivre ou en bronze et dont l'autre extrémité aboutit dans d'autres cavités du boîtier, telles que 7. Dans celles-ci se trouvent des ressorts, tels que 8, que l'on voit aussi à la figure 4.
Ces ressorts viennent s'encastrer dans des rainures 10 (figure 3) ménagées dans des cosses 9, de forme particulière, auxquelles sont soudés des conducteurs 22,servant à raccorder les bobinages au coupleur; les ressorts 8 maintien- nent ainsi fermement les cosses 9 contre les lamelles 6. Un contact électri- que parfait est ainsi réalisé entre une extrémité d'un bobinage rotorique et la pastille de contact correspondante.
Aux deux demi-boîtiers 1, correspondent deux contacteurs mobiles
11 et 11', constitués chacun d'une pièce métallique d'un poids exactement calculé et qui peuvent se déplacer en sens opposés suivant l'axe XX', sous l'action de la force centrifuge et à l'encontre de l'action de ressorts de rappel. La sollicitation des deux contacteurs est différente,'soit que leurs poids, soit que leurs ressorts de rappel soient différents, de sorte qu'ils assurent, à des vitesses différentes, la fermeture des contacts qui leur-cor- respondento Pour la clarté du dessin, on a affecté d'un indice tous les orga- nes du contacteur 11', mais on leur a, à part cela, donné la même notation de référence qu'aux organes correspondants du contacteur 11.
Les contacteurs 11 et 11' sont guidés dans le bottier par des surfaces 12 et 13, 12' et 13', un léger jeu subsistant cependanto Des pastil- les de contact 14 et 14' sont soudées respectivement aux contacteurs 11 et 11', en regard des pastilles de contact fixes, 5 - 17 - 18 et 5' - 17' - 18'.
Deux ressorts lamellaires 15 ou 15' tendent constamment à rame- ner chaque contacteur vers l'arbre et le maintiennent pressé contre cet ar- bre, dans la position de reposo Le montage des ressorts assure une fermeture et une ouverture brusques des contacts et est illustré à la figure 6. Les ressorts 15 s'appuient en A1 et A2 au contacteur et en B1 et B2 au bottier; ils sont montés symétriquement par rapport à l'axe XX'. De plus, les points B1 et B2 sont situés au-dessus des points Al et A2, les niveaux étant éva- lués dans le sens du déplacement du contacteur 11.
Il en résulte que, en po- sition de repos, la tension des ressorts donne une résultante 0F qui tend à appliquer le contacteur 11 sur l'arbre. La tension des ressorts est du res- te choisie pour que la résultante 0F soit sensiblement égale à la force cen- trifuge dont le contacteur 11 est l'objet au moment où l'on désire que l'en- clenchement se produise.
Quand le mouvement d'enclenchement est commencé, la force cen- trifuge dont le contacteur 11 est le siège, augmente de plus en plus puis- qu'elle est proportionnelle au rayon de giration du contacteur et que ce ra- yon augmentée Pendant ce temps, les points A1 et A2 se déplacent pour arriver finalement en Ai et A'2 Les longueurs A'1 - B1 et A'2 - B2 sont plus cour- tes que les longueurs A1 - B1 et A2 - B2.
Les ressorts dès qu'ils ont quitté la position de repos sont donc de plus en plus comprimés; l'effort qu'ils exercent va donc en augmentant, mais la direction de cet effort ayant varié, la résultante va au contraire en diminuant et devient O'F', quand l'enclen- chement est réalisé,
Dès que l'enclenchement est commencé, le contacteur 11 est donc le siège d'une force centrifuge qui va en augmentant et d'une force antoga- niste qui va en diminuant; son mouvement ne peut donc être que brusque.
Lors du déclenchement, le phénomène inverse se produit et le déclenchement est également brusque. Cependant, d'une part, la force de rap-
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pel des ressorts 15 est plus faible dans la position enclenchée que dans la position de repos et, d'autre part, la force centrifuge agissant sur le con- tacteur 11 est, à vitesse égale, plus élevée lorsqu'il est écarté de l'ar- breo La vitesse de déclenchement sera donc plus faible que la vitesse d'en- clenchement et l'on peut régler l'écart en choisissant judicieusement les ca- ractéristiques des ressorts et les détails de leur montage. De la sorte, on peut toujours arriver à un écart suffisant entre les vitesses d'enclenche- ment et de déclenchement.
On évite ainsi les phénomènes de battement dont le contacteur pourrait devenir le siège, si la vitesse du moteur se stabili- sait entre les deux vitesses précitées.
Des ressorts à boudin travaillant à la compression (figure 7) ou à la traction (figure 8) peuvent remplacer les ressorts lamellaires 15 et conduire au même résultat à condition de respecter les conditions énoncées pour ces derniers.
On supposera dans ce qui va suivre que la vitesse d'enclenchement pour le contacteur 11 est inférieure à celle du contacteur Il'0 On peut du reste régler cette vitesse en agissant sur la masse du contacteur 11, par le choix du métal dont il est composé et en y pratiquant éventuellement des évi- dements et en agissant sur la largeur, la longueur, l'épaisseur et éventuel- lement le nombre des lames des ressorts 15.
Quand le moteur commence à tourner, puis atteint la vitesse d'enclenchement correspondant au contacteur 11, les pastilles de contact 14 viennent s'appliquer brusquement sur les pastilles5, 17 et 18, en court-cir- cuitant les extrémités des bobinages qui aboutissent à ces dernières pastil- les. Ces bobinages étant alors fermés sur eux-mêmes, deviennent actifs. Le coupleur moteur augmente et la vitesse croit. Quand elle atteint la vitesse d'enclenchement du contacteur 11', d'autres parties des bobinages sont fer- mées sur elles-mêmes et le rotor peut atteindre sa vitesse de fonctionnement normal.
Le coupleur représenté est prévu pour un moteur à rotor biphasé ou triphasé. Chaque contacteur comprend une pastille de contact 14 symétri- que par rapport à l'axe XX' et dont la surface de contact est normale à cet axe, de même que celle de la pastille 5 correspondante. Les pastilles 14 ex- trêmes se déplacent suivant des directions AB parallèles à l'axe XX', mais ont des surfaces de contact normales à la direction CD, donc obliques par rapport à l'axe XX'; il en est de même pour les surfaces de contact des pas- tilles correspondantes 17 et 18.
Lorsque les pastilles 14 extrêmes atteignent les pastilles 17 et 18, elles les poussent, à l'encontre de l'action des res- sorts 19 et, puisque ces pastilles 17 et 18 sont maintenues dans leurs loge- ments rectangulaires d'axe CD, les obligent à s'écarter de l'axe XX', sui- vant cette direction CD. Les pastilles fixes et mobiles ont donc un mouve- ment de glissement les unes par rapport aux autres et la surface de passage du courant d'une pastille à l'autre en régime est différente de la surface existant au moment de l'enclenchement. De même, à l'ouverture des contacts, il se produit d'abord un glissement, puis seulement la rupture, de sorte que le point de rupture, où peuvent jaillir les étincelles ne se trouve pas dans la surface de travail.
Pour le contact central fixe, se déplaçant suivant l'axe XX', le mouvement de glissement ne se produit pas, mais la distance entre la pas- tille 5 et la pastille 14 correspondante est très légèrement inférieur à la distance qui sépare les pastilles 17 et 18 et les pastilles 14 correspondan- tes. Ainsi, le contact central se ferme le premier et n'est donc parcouru à ce moment par aucun courant, puisque les deux autres contacts sont encore ou- vertso De même, au déclenchement, ce contact s'ouvre le dernier.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite, mais que bien des modifications peuvent être apportées à cette dernière, sans sortir du cadre du présent brevet.
G'est ainsi que les dispositions décrites s'appliquent au cas de moteurs biphasés ou triphasés, mais on pourrait multiplier le nombre de
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contacts de chaque contacteur De même, on pourrait prévoir dans les enrou- lements rotoriques plus de deux parties de bobinages à court-circuiter.
Dans ce cas, le coupleur comprendrait deux ou plusieurs boîtiers placés côte à côte sur l'arbre du moteur, deux contacteurs mobiles étant prévus dans chaque bottier. On pourrait cependant, bien que cela soit moins avantageux, diminuer le nombre de boîtiers et augmenter celui des contacteurs correspon- dant à un boitier.
Enfin, le démarrage pourrait être obtenu en modifiant différem- ment le raccordement des bobinages rotoriqueso REVENDICATIONS.