OA12474A - Démarreur rhéostatique pour moteurs électriques. - Google Patents

Description

DEMARREUR RHEOSTATIQUE POUR MOTEURS ELECTRIQUES

Pour éviter le grand courant de démarrage propre des moteursélectriques on prévoit souvent un circuit rhéostatique quidissipe la puissance tant que la résistance du moteur à basse' 4 vitesse est faible; bien que l'élément principal constitué par larésistance bobinée soit d'un prix modique, l'ensemble secomplique dès que la forme d’utilisation implique des conditionsspécifiques telles que la limitation de la rapidité du démarrage(pour éviter des accélérations trop fortes) ou un retourautomatique déclenché par un interrupteur d'arrêt d'urgence oupar le délesteur d'un régulateur d'état de charge des batteries,ce qui est le cas p.ex.-dans les installations autonomes solairesou éoliennes. -

Le but de l'invention est de mettre en oeuvre une solutionsimple à moindre coût tout en satisfaisant à de nombreusesconditions jamais réunies dans un seul appareil, qui du faitd'être déstiné majoritairement aux zones rurales des pays en voiede développement sera forcément à actionnement manuel et à retoursur arrêt par poids ou ressort.

Les principales fonctions à assurer sont les suivantes: 1) Le freinage du mouvement ascendant de démarrage pour limiterl'accélération. 2) Le freinage du mouvement descendant vers l'arrêt pour éviterun choc en bout de course. ~ 3) Le maintien en position haute de marche par un système deverrouillage télécommandé rustique et sûr. 4) L'élimination du freinage à une certaine distance -de .laposition haute afin d'assurer un bon verrouillage et une baisse derégime rapide en cas de déverrouillage suite à un danger. 5) La fiabilité absolue concernant le retour vers l'arrêt quireprésente une fonction de sécurité: en aucun cas le mouvement dedescente ne doit être gêné, ce qui exige une conception sansglissières afin d'éviter un blocage par poussière. 6) La possibilité d'une maintenance locale sans infrastructuretechnique grâce a l'utilisation d'éléments sans électronique etune conception compréhensible et didactique. 01,2474 2

Pour satisfaire à ces exigences et à bien d'autres conditionsde fonctionnement, l'invention est caractérisée en ce que leguidage du mouvement de la résistance bobinée est un amortisseur àpiston dont le rapport de remplissage air/huile détermine lamodulation de la vitesse de déplacement de la résistance bobinéebougeant sous l'effet de son poids ou de l’effort de commande.

Cette conception permet une orientation sans coincement dumouvement de déplacement de la résistance bobinée qui s'appuieexclusivement sur les balais et sur les ancrages à rotules de cetamortisseur communément appelé "ressort à air" et qui estgénéralement utilisé pour contrôler le mouvement du hayon.

Un démarreur rhéostatique conforme à l'invention estreprésenté à titre d'exemple non limitatif sur les dessins ci-joints dans lesquels la FIG.l est une coupe longitudinale du démarreur rhéostatiquela FIG.2 est une vue du haut sur le démarreur rhéostatiquela FIG.3 montre un circuit typique avec démarreur rhéostatiquedans une application à motorisation solaire.

Selon la FIG il et 2, le démarreur rhéostatique est constituépar une résistance bobinée 1 sur un tube réfractaire 2 dont un boutse termine par un anneau métallique 3 connecté électriquement à larésistance bobinéee 1 et de même diamètre que la résistancebobinée 1. L'autre bout de là résistance bobinée 1 se termine parun anneau isolant 4 auquel est fixé un couvercle en acier 5 et-uneplaque-étrier 6 s'empilant axialement sur l'anneau isolant 4. Λl'intérieur du tube réfractaire 2 un amortisseur à piston 7 estplacé coaxialement et sa tige 8 s'articule en rotule sur la bille 9solidaire de la plaque-étrier 6, de-même que le corps cylindrique10 de l’amortisseur 7 s'articule en rotule sur la bille 11solidaire de la plaque-support 12. Rappelons que les amortisseursen question sont constitués par un piston perforé 13 fixé sur lebout de la tige 8, qui est elle-même étanchéifiée·· par lejoint/palier 14: le piston perforé 13 offre une grande résistanceau mouvement tant qu'il baigne dans l'huile 15 mais glisse sanseffort dès qu'il atteint la poche d'air 16.

La caractéristique de l'invention est avant tout d'utiliser à O1Z474 3 fond toutes les possibilités qu'offre un produit industrielfabriqué en grande série tel que l'amortisseur à piston 7 pourmarier l'économique et le fiable en évitant toute contrainemécanique et sans procédés de fabrication hautement évolués(c'est ce que l'on appelle parfois "technologie adaptée"): dansle cas de 1 'amortisseur à piston 7 qui sert de frein à hayon sur lamajorité des voitures, nous ne récupérons pas seulement lafonction de frein pour le mouvement de la résistance bobinée 1,mais aussi son système de fixation par rotule à bille 11 qui permetd'utiliser le groupe de 4 balais 17 disposés à 90 ’ et fixés parune fourchette"18 à la plaque-support 12 comme palier élastiquequi détermine l'axe du mouvement linéaire de la résistancebobinée 1, et en plus d'utiliser la combinaison entre la rotulesupérieure à bille 9 et 1'anneau-guide 19 en matière isolanteglissant sur le corps cylindrique 10 de l'amortisseur à piston 7pour déterminer le mouvement de la résistance bobinée par rapportà l'amortisseur à piston 7; la plaque-étrier 6 ne sert que degarde-fou par rapport à la plaque-support 12 pour éviter qu'unchoc ne torde les ressorts 20 supportant les balais 17 mais elle neguide pas le mouvement vu qu'un jeu substantiel évite le contactentre les deux pièces en fonctionnement normal.

Si nous suivons le chemin du courant nous voyons qu'il arrivepar le câble 20 en passant par 1 'anneau métallique 3 et traverse larésistance bobinée jusqu'aux balais 17; de là il passe à traversla fourchette 18 à la plaque-support 12 et ensuite au .câble 21pour aller alimenter le moteur'31. La position de la résistancebobinée 1 est représentée ici à mi-parcours: imaginons qu'elledescende en augmentant la résistance jusqu'à ce que les balais 17atteignent 1 'anneau isolant 4 en coupant complètement le courant,ce sera l'arrêt; imaginons ensuite que l'on pousse la résistancebobinée vers le haut, ce qui réduit la résistance jusqu'à arriverau court-circuit sur l'anneau métallique 3, ce sera la position"marche" maintenue par l'aimant-butée ("ventouse électrique") 22-fixé sur le plot 23 solidaire de la plaque-support 12- tant qu'ilsera alimenté par un signal électrique; une interruption de cesignal laissera la résistance bobinée 1 en chute presque libre ( 0Î2474 tant que le piston 13 se déplacera dans la bulle d'air 16 contenuedans le corps cylindrique 10 de l'amortisseur 7 en provoquant unedécélération immédiate du moteur électrique 31; le freinage de larésistance bobinée s'opère dès que le piston 13 entre dans lapartie remplie d'huile 15 sous la bulle d'air 16. Pour démarrer Lemoteur 31 il faut lever la résistance bobinée 1, ce qui peut sefaire directement ou au moyen d'une cordelette 24 guidée par lapoulie 25 fixée sur le plot 23: ce système permet de placer unegrille de protection 26 autour du démarreur.

Finalement notons que le câble 27 suit le mouvement de larésistance bobinée 1, il doit donc être pendu en boucle comme uncâble d'ascenseur.

La FIG.3 présente le circuit typique d'une alimentationsolaire où le démarreur 30 contrôle le moteur 31: les modulessolaires 32 alimentent la batterie 33 à travers un. régulateurd'état de charge 34 qui limite la tension de la batterie en coupantla connexion des modules 32 de 1 ' installation à un seuil supérieurde tension et déleste le circuit de consommation à un seuilinférieur de tension: ce délestage coupe donc l'alimentation del'aimant-butée 22 (" ventouse électrique"), ce qui a pour effetimmédiat d'arrêter le moteur 31 du fait de la chute contrôlée de larésistance bobinée 1 du démarreur 30 en même temps que tout autreconsommateur 35 branché sur le régulateur 34; l'arrêt du moteurpeut être aussi commandé par l'interrupteur à impulsions 36 ensérie avec l’aimant-butée 22; conformément aux règles de l'art ilfaut en outre prévoir dans le circuit de la FIG. 3 un fusibLe 37 ouun disjoncteur magnéto-thermique pour protéger l'ensemble et unampèremètre 38 pour contrôler la puissance absorbée.

Le démarreur ainsi décrit n'est qu'une des versions duprincipe de l'invention, qui est d’assurer une fonctionrelativement ·complexe avec des éléments ultra-économiques,compréhensibles et d'une maintenance facile: il peut p.ex. êtreutile de prévoir un verouillage différent à la place de 1 'aimant-butée 22 ou d'utiliser un retour par ressort pour alléger lesystème; ce qui est important, c'est de sauvegarder une fiabilitéâ toute épreuve qui garantit la sécurité et la pérennité de1'installation.

Claims (3)

1. 072474 REVENDICATIONS 1 Démarreur rhéostatique avec résistance bobinée mobile etbalais fixes à actionnement manuel et à retour par poids ouressort, caractérisé en ce que le guidage du mouvement.de larésistance bobinée 1 est un amortisseur à piston 7 dont le rapportde remplissage air 16 /huile 15 détermine la modulation de lavitesse de déplacement de la résistance bobinée 1 bougeant sousl'effet de son poids ou de l'effort de commande.
2. 2 Démarreur rhéostatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amortisseur à piston 7 estun amortisseur-frein de hayon ou de capot automobile communémentappelé "ressort à air" avec ancrages à rotule 9/11 auxextrémités.
3. 3 Démarreur rhéostatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guidage de la résistancebobinée 1 est constitué par les rotules 9 / 11 de l'amortisseur àpiston 7 en conjonction avec l'ensemble des balais 17 qui forme unpalier élastique et de l'anneau-guide 19 en matière isolanteglissant sur le corps cylindrique 10 de 1'amortisseur_à pistoncommunément appelé "ressort à air"7. _.4 Démarreur rhéostatique selon les revendications-1 et 3,caractérisé en ce que le contact sur la résistance bobinée est .constitué par au moins 3 balais. 5 Démarreur rhéostatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le verrou de la position "marche" est un aimant-butée 22 communément appelé "ventouse électrique" qui libère la résistance bobinée 1 par coupure du courant d'alimentation pour arrêter le moteur 31.