Appareil électrique à résistance liquide. La présente invention a pour objet un appareil électrique à résistance liquide, ca ractérisé en ce qu'il comporte au moins deux électrodes disposées en regard l'une de l'autre clans un compartiment de faible volume com muniquant avec un récipient contenant un li- yniile conducteur, par l'intermédiaire d'an moins deux conduits situés à des niveaux dif férents et offrant une résistance à l'écoule ment liquide, ces conduits assurant ainsi un cii cuit de circulation de débit.
limité par con- vemion entre ce récipient et ce compartiment.
Cet appareil est agencé de telle sorte que, I@w@que le courant dépasse une valeur déter- irinée, il se produit. dans le compartiment iiiic vaporisation du liquide entraînant une au@rinentation de la résistance de l'appareil, le débit limité des conduits freinant, d'une part, le départ du liquide hors du comparti- nient. sous la poussée de la vapeur produite et, d'autre part, la rentrée du liquide après condensation de cette vapeur.
Lor!!sqir'oxi applique à l'appareil un courant supérieur à la valeur qui détermine la vapo risation, la résistance de l'appareil passe ainsi progressivement d'une valeur faible à une forte valeur, puis reprend également progres sivement sa faible valeur.
La. fréquence de ces variations peut être modifiée, par exemple en faisant varier la section de passage des conduits reliant le ré cipient. an compartiment: une diminution de cette section entraîne une diminution de la fréquence et vice versa.
Si, par contre, la tension aux bornes de l'appareil a une valeur inférieure à celle qui détermine la vaporisation de liquide, la résis tance de l'appareil conserve une valeur relati vement faible et sensiblement constante.
Cet appareil peut donc constituer un limi teur de courant. Tant que l'intensité reste assez faible, la circulation s'effectue normale ment; lorsque l'intensité du courant dépasse la valeur correspondant à la vaporisation, l'appareil fonctionne de faon à limiter cette intensité à une valeur bien déterminée. Il ne se produit aucune rupture brutale du circuit. Si la. surcharge d'intensité n'est que tempo raire, l'appareil revient à un état stable aussi tôt. Si, par contre, la surcharge d'intensité se prolonge, l'appareil assure la protection de différents circuits électriques en limitant l'intensité du courant.
Enfin, dans le cas où la tension appliquée aux bornes de l'appareil varie depuis une va leur supérieure à la valeur d'amorçage (le va porisation jusqu'à une valeur inférieure, l'ap pareil peut être. utilisé comme rhéostat à ré sistance variable et à fonctionnement auto- inatique.
Le dessin annexé représente des formes d'exécution de l'appareil objet de l'invention, données à titre d'exemples. Les fig. 1, 2 et 3 représentent un appareil à résistance liquide triphasé pouvant être utilisé comme rhéostat de démarrage.
La fig. 1 est une coupe axiale de cet appa reil.
La fig. 2 est une coupe par II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en plan de la pla quette de réglage des conduits.
Les fig. 4 et 5 montrent l'allure des cour bes de variation de la résistance de l'appareil en fonction du temps dans deux cas diffé rents.
La fig. 6 montre schématiquement un irro- teur asynchrone triphasé combiné avec un appareil à résistance liquide.
La fi-. 7 est la coupe par VII--VII (le la fig 6.
L'appareil représenté sur les fit. 1, 2 et 3 comporte un boîtier cylindrique 1 en matière isolante percé d'un certain nombre de trous radiaux 2. Ce boîtier est fermé à une extré mité -par un fond la et ouvert à l'autre extré mité. Sur sa paroi sont fixées trois électrodes 3 en forme de segments cylindriques d'envi ron 60 et de même rayon que la. cavité cylin drique du boîtier. Ces électrodes sont dispo sées à 120 les unes des autres et reliées cha cune à une borne d'amenée de courant. 4 fixée au fond la à l'extérieur du boîtier.
En outre, elles sont légèrement encastrées dans la paroi du boîtier, de faqon à ne pas venir en saillie par- rapport à. celle-ci.
Dans le boîtier 1 est monté un rotor cylin drique 5 également en matière isolante épou sant sensiblement la forme de la. cavité du boîtier et muni de trois électrodes 6 de même envergure et disposition angulaire que les premières. Ces électrodes 6 sont logées au fond de rainures 7 longitudinales et peu pro fondes ménagées à la surface du rotor. Ainsi, ces électrodes 6 se trouvent en retrait et à faible distance des électrodes 3 et délimitent. avec celles-ci des compartiments 8 de faible volume. Les électrodes 6 sont reliées entre elles mécaniquement. et électriquement par la plaque 6a en étoile.
Le rotor 5 est. traversé de part en part par une série de canaux 9 parallèles à l'aie de rotation et communiquant, par une extré mité 9a, avec les compartiments S. Le rotor 5 est solidaire d'un arbre 10 traversant le fond la du boîtier, un joint d'étanchéité 11 étant serré autour de l'arbre 10 à l'aide d'un manchon fileté 12 vissé sur le fond 1n. Un bouton de manoeuvre 13 fixé sur l'arbre 10 par une vis 14 permet de régler la position angulaire du rotor.
L'extrémité ouverte du boîtier 1 est obturée par une plaquette circu laire 15 munie de deux séries de trous: des trous 16 venant à l'aplomb des compartiments 8, d'une part, et des trous 17 pouvant venir en regard de l'extrémité 9b des canaux 9, d'autre part. Ces trous 17 ont sensiblement le même diamètre que les canaux 9. La pla quette perforée 15 qui est solidaire d'une bar rette de réglage 18 est fixée au boîtier 1 par une douille filetée 19 vissée à l'extrémité ouverte de ce boîtier.
L'ensemble décrit ci-dessus est disposé dans un récipient ou vase d'expansion 20, dans lequel il est introduit par un trou cir culaire 20a. ménagé dans la paroi de ce réci pient. Le boîtier 1 muni d'un rebord 1.b est fixé au récipient 20, par l'intermédiaire d'une rondelle d'étanchéité 21, par une baie de ser rage 22 vissée sur un embout fileté 23 soli daire du récipient 20. Un capot 24 est disposé entre le bouton de réglage 13 et le fond la du boîtier; il a pour but, d'une part, d'empê cher le déplacement axial de l'arbre 10 et, d'autre part, d'empêcher tout contact fortuit avec les bornes d'amenée de courant 4.
Le récipient 20 comporte à. sa, partie su périeure un goulot 25 obturé par un bouchon fileté 26. Ce récipient contient une certaine quantité de liquide conducteur 27. Il est en outre muni d'ailettes de refroidissement 28.
Le fonctionnement de l'appareil décrit ci- dessus s'effectue de la façon suivante: Le liquide conducteur 27 remplit les com partiments 8 en communication avec le réci pient 20 par l'intermédiaire des trous 2, des trous 16, des canaux 9 et des trous 17. Si l'on applique aux bornés 4 une tension triphasée, un certain courant traversera l'électrolyte contenu dans les compartiments 8, provo quant un échauffement qui est fonction du carré de l'intensité de ce courant.
Si cette intensité est suffisamment grande, 'le liquide contenu dans ce compartiment 8 ou une par tie de celui-ci se vaporise en provoquant l'ex pulsion progressive du reste du liquide vers le récipient \?0. De ce fait, la résistance entre les électrodes augmente considérablement, ré duisant ainsi l'intensité du courant.
Le liquide regagne alors progressivement les compartiments 8 avec une vitesse qui dé pend notamment de la section des divers con duits reliant ces compartiments au récipient, du fait de la perte de charge qui se produit clans ces conduits. On peut donc régler cette vitesse en modifiant la section des conduits. Dans la forme d'exécution représentée sur le dessin, les conduits 2 et 16 ont une section de passage constante; par contre, la section de passage des canaux 9 peut être réglée par la plaquette perforée 15 dont. on peut amener les trous 17 plus ou moins en regard de l'ex trémité 9b de ces canaux.
Lorsque le liquide a rempli les comparti ments 8, le même phénomène se répète si l'in tensité du courant a une valeur suffisante pour produire de nouveau la vaporisation du liquide.
Si, par contre, la tension appliquée aux bornes 4 vient à baisser, l'intensité tombant alors à, une valeur inférieure à celle provo quant la vaporisation .du liquide, la résistance de l'appareil demeurera relativement faible.
Les fig. 6 et 7 montrent une autre forme d'exécution de l'appareil à résistance liquide destinée à être utilisée avec un moteur asyn chrone à rotor bobiné, pour le démarrage de celui-ci.
Le moteur, indiqué dans son ensemble par 30, comprend les enroulements statoriques 31 montés en triangle sur les bornes 32 et. les en roulements rotoriques 33 montés en étoile par une de leurs extrémités, tandis que chacune de leurs autres extrémités est reliée à une ba- pue collectrice. Par les balais 34, en contact chacun avec une bague collectrice, les enroule ments rotoriques sont reliés aux bornes 4 de l'appareil à résistance liquide.
Cet appareil comprend, comme précédem ment, un récipient 20 dans lequel plongent trois tiges conductrices 35 prolongeant les bornes 4. L'extrémité inférieure 35a de ces tiges pénètre dans les cavités cylindriques 36a d'une pièce conductrice 36 immergée dans le liquide 27 que contient le récipient 20. Cette pièce est portée par la paroi conductrice du récipient 20 qui est mise à la terre en 40.
Les parties inférieures 35a des tiges 35 et les parois des cavités 36a constituent respecti vement les deux électrodes, tandis que l'espace libre compris entre l'extrémité 35a et la pa roi de cavité 36a forme le compartiment de faible volume 8. Par des forages 37 et 42 d'orientation et de niveau différents prati qués dans la pièce 36, chacun de ces comparti ments communique .avec le liquide 27 que con tient le récipient 20, et ces forages permettent la circulation par convection dans lesdits compartiments.
Sur chacune des tiges 35 est enfilé un tube isolant 38 interdisant le passage du cou rant entre les parties supérieurés des tiges, par l'intermédiaire de l'électrolyte. Chacun de ces tubes isolants se prolonge par un bou- ehon isolant 39 vissé sur chaque tige 35 afin de permettre le déplacement longitudinal du- dit bouchon par rapport à ladite tige.
Par cet agencement, on peut ainsi régler le volume des compartiments 8 ainsi que la surface de paroi 36a et la longueur d'extré mité 35a en contact avec l'électrolyte, afin de déterminer la valeur de la résistance liquide comprise entre ces parties. Les bouchons 39 sont percés de petits canaux 41 parallèles aux tiges et destinés à permettre l'échappement d'une partie de la vapeur dégagée, afin d'évi ter une trop rapide expulsion du liquide hors des capacités 8 lorsque la vaporisation du li quide se produit .dans ces compartiments.
Par l'intermédiaire des résistances liquides contenues dans les compartiments 8, la pièce 36 ferme le circuit rotorique. L'appareil à résistance liquide montré par les fig. 6 et 7 fonctionne de la manière sui vante: Au démarrage, la pleine tension étant appliquée ali stator du moteur et sa force contre-électromotrice étant nulle, une tension élevée est induite aux bornes chi rotor et donc aux bornes 4 de l'appareil, ce qui produit la vaporisation du liquide et. par suite, l'inser tion d'unie résistance élevée en série avec le rotor.
La masse de liquide dans les comparti ments 8 étant très réduite, la vaporisation est quasi instantanée. En pratique, cette vapori sation se produit avant que le courant de démarrage n'ait atteint sa valeur maximum théorique, c'est-à-dire pendant la phase tran sitoire suivant immédiatement la fermeture du circuit.
Le moteur prenant de la vitesse, sa tension rotorique diminue au fur et à mesure qu'on se rapproche de la vitesse de synchronisme.
Comme on l'a vu plus haut, après la vapo risation et l'expulsion du liquide des compar timents 8, le remplissage s'effectue en un temps plus ou moins long selon les pertes de charge provoquées dans les conduits reliant les compartiments au récipient. Ainsi, la. ré sistance de l'appareil diminue graduellement jusqu'à sa. valeur minimum polo laquelle les compartiments sont. remplis. La fig. 4 montre l'allure de la courbe de variation de la résis tance en fonction du temps.
Cependant, il est possible qu'une nouvelle vaporisation se produise avant que le liquide n'ait complètement rempli les compartiments. La courbe affecte alors l'allure montrée sur la fig. 5.
Lorsque le moteur atteint sa vitesse de régime pour lui couple résistant donné, la tension rotorique devient faible et la consom mation du rhéostat, dont la résistance est très petite, peut être considérée comme négligea ble. Néanmoins, on peut court-circuiter le rhéostat par un moy en automatique connu quelconque qui, de préférence, remet le rhéostat en circuit en cas d'augmentation excessive du couple résistant et par suite du glissement.
Dans ce cas, l'accroissement clu glissement se traduisant par suie augmentation corres pondante de la tension rotorique, l'intensité traversant le rhéostat devient. suffisante pour produire la vaporisation et les phénomènes décrits plus hart se reproduisent. Du fait de l'augmentation automatique de la réistance rotorique lors d'une augmentation du couple résistant, le moteur peut fournir un couple moteur plus grand.
Cet appareil peut être avantageusement utilisé pour des moteurs asynchrones destinés à entraîner des machines subissant des à-coups (par exemple machines de traction, laminoirs, etc.).
Dans la forme d'exécution représentée sur les fig. 1, 2 et 3, on a. prévu un double ré glage: d'une part, le réglage des surfaces des parties d'électrodes situées en regard l'une de l'autre, ce qui permet d'ajuster la valeur de la résistance liquide (0A sur les fig. 4 et 5) et, d'autre part, le réglage de la section des orifices 9b, ce qui permet de régler le temps de remplissage des compartiments après vaporisation et notamment d'obtenir une courbe ayant l'allure de celle de la fi-. 4 ou de celle de la fig. 5.
L'avantage d'un tel appareil réside clans sa grande simplicité et son automaticité, ainsi que dans le fait chie la résistance liquide réa git aux surintensités, de faon à limiter cel les-ci.
Il va de soi que des modifications pour raient être apportées à. l'appareil qui vient d'être décrit. En particulier. a.11 lieu de dis poser les électrodes sur deux surfaces cy]in- driques coaxiales, on pourrait les disposer ra- dialement, les électrodes pouvant alors être planes; ainsi, au lieu de régler la surface des parties d'électrodes situées en regard l'une de l'autre, on pourrait régler leur écartement. En outre, le liquide 27 dans le récipient 20 peut être soumis à lune pression déterminée, le bouchon 26 fermant alors hermétiquement le récipient.
Ceci a pour effet de limiter la valeur maximum de la résistance en s'oppo- sant à l'expulsion du liquide hors des compar timents lors de la vaporisation ou en accélé rant sa rentrée dans les compartiments après vaporisation. Un résultat analogue pourrait être obtenu en prévoyant un goulot 25 mince et lon - fermé hermétiquement, le liquide au repos venant à un niveau supérieur à la base chi goulot, de façon à enfermer dans celui-ci une petite colonne d'air.