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"MOTEUR ASYNCHRONE POLYPHASE A GOUPIL DE DEMARRAGE
ELEVE"
Dans la construction des moteurs asynchrones polyphasés les rotors du type à cage d' écureuil, sans résistances auxi- liaires, ne sont employés' que pour les petits moteurs ou les moteurs n'ayant à vaincre qu'un faible couple de démarrage.
Pour le démarrage, en charge, des moteurs asynchrones polyphasés ayant à vaincre un couple de démarrage élevé le procé- dé le plus employé consiste à intercaler dans le bobinage du rotor un rhéostat comportant un certain nombre de plots.
En dehors de ce type classique il a été proposé diverses dispositions des rotors de moteurs asynchrones ayant pour objet de simplifier la mise en marche.
Dans l'une de ces dispositions, représentée fig.l des dessins ci-annexés, les cales de retenue A placées au-dessus du
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bobinage triphaséP, sont constituées par des barres métalliques fermées en cage d'écureuil par des anneaux résistants C. L'action de cette cage résistante s'ajoute,,au démarrage et en marche nor- male à celle de l'enroulement.bobiné P et le nombre de plots du rhéostat peut en conséquence être diminué.
Une autre disposition, dont le but est de supprimer le rhéostat de démarrage, consiste à diviser le bobinage de chaque phase du rotor en deux parties comportant des nombres de spires différents. Ces deux parties de bobinage sont connectées en oppo- sition au démarrage et en parallèle en marche normale de sorte que les pertes dansle rotor sont ainsi augmentées artificiellement . lors du démarrage et par suite le couple du moteur est renforcé à ce moment.
Dans le même ordre d'idées, on a également proposé de réunir deux par deux des enroulements de phases différentes par des connexions qui sont toutes court-circuitées pour la marche normale.
Il est facile de se rendre compte que le fonctionnement des moteurs asynchrones construits suivant ces dispositions est analogue à celui d'un moteur ordinaire dans le rotor duquel on aurait inséré une résistance fixe de démarrage que l'on court-circuiterait d'un seul coup pour la marche normale.
Toutefois cette mise en marche avec un unique plot de démarrage a l'inconvénient de produire un a-coup de courant important; en effet, en admettant au départ le double du courant normal, correspondant à deux fois le couple normal, le courant du rotor, ainsi que le couple, diminueront de moitié et atteindront leur valeur normale; quand le rotor sera à la demi-vitesse synchrone; dans le cas d'un démarrage sous 'pleine charge la mise en court-circuit brusque de l'enroulement doit donc s'effectuer à cette faible vitesse, ce qui provoque un appel de courant au réseau do trois à trois fois et demie le courant normal.
D'autre part on sait que l'on construit des moteurs asynchrones à couple de démarrage élevé, suivant le système indiqué par Monsieur BOUCHEROT, dans lesquels le rotor comporte deux cages
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d'écureuil concentriques. La première formée de génératrices à grande résistance et faible,réactance sert surtout au démarrage ..
La seconde cage disposée au fond de l'encoche est de faible résistance et de grande réactance et son action est prédominante en marche normale. On peut ainsi améliorer le couple de démarrage mais pratiquement toute augmentation du couple s'éffectue au détriment du facteur de puissance de la machine en marche normale.
La présente invention représentée fig. 2 des dessins a pour objet une disposition dé moteur asynchrone permettant de réaliser un couple de démarrage énergique et une mise en vitesse progressive tout en évitant l'abaissement du facteur de puissance qui se produit dans les moteurs du système BOUCHEROT.
Dans ce but le rotor comporte deux enroulements:
1 ) Un enroulement extérieur P' à faible réactance dont la résistance peut, grâce à un dispositif quelconque, être modifiée pendant le cours du démarrage de façon à être forte au moment de l'enclenchement et faible lors de la marche normale.
2 ) Un enroulement intérieur A' à réactance relativement élevée, dont la résistance peut être fixe; dans ce dernier cas la dite résistance sera plus forte que celle de l'enroulement extérieur P' lors de la marche!normale, mais moindre que la ' résistance.du circuit du dit enroulement P' lors du démarrage.
La forte résistance de l'enroulement extérieur P' au moment de l'enclenchement donne un couple de démarrage très éner gique, le démarrage se faisant comme dans les moteurs asynchrones usuels du système BOUCHEROT.
Lorsque le moteur atteint une certaine vitesse, on manoeu- vre le dispositif diminuant brusquemment ou par étapes successives la résistance de l'enroulement extérieur p' jusqu'à sa faible valeur correspondant à la marche normale: l'impédance résultante du rotor étant ,ainsi réduite, le moteur prend sa vitesse de régime.
Aux environs du synchronisme,! le courant du rotor se partage entre les deux enroulements suivant les résistances ohmiques de ceux-ci
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l'enroulement extérieur P' étant à ce moment le moins résistant est le siège,de la plus grosse partie du courant, une faible partie de celui-ci seulement passant dans l'enroulement intérieur A' à forte réactance. Il en résulte que la cause de l'abaissement du facteur do puissance du moteur est atténuée, et que par suite, celui-ci fonctionne avec un cos y très voisin de celui d'un moteur à cage d'écureuil ordinaire. En effet, on obtiendrait le cos normal en supprimant le courant dans le second enroulement A' par une rupture de circuit par exemple.
Il est à remarquer que dans la disposition faisant l'objet de l'invention, l'enroulement extérieur P' joue au démarrage le rôle de la cage de démarrage du système BOUCHEROT et en marche normale le rôle de la cage de travail.
Le renforcement de la résistance de l'enroulement extérieur p' lors du démarrage peut être obtenu de toute manière connue et notamment: - par l'intercalation de résistances entraînées ou non dans la rotation du rotor et mises en court-circuit, par exemple, par un dispositif quelconque à force centrifuge, quand la vitesse a @ i atteint une valeur suffisante.
- par la mise en opposition des deux parties d'enroulements sièges -de forces électromotrices de même sens et qui normalement sont connectées en parallèle ; lepassage d'une connexion à l'autre se faisant par un dispositif rappelant ceux de mise en court-cir- cuit des bagues dans les moteurs asynchrones ordinaires.
- par la connexion deux à deux d'extrémités d'enroulements non en phases, toutes ces connexions étant elles'-mêmes réunies en un point neutre quand la vitesse suffisante est atteinte.
- par la combinaison de deux ou plusieurs des moyens précé- dents.
En cé qui concerne l'enroulement intérieur A' la' réalisation la plus simple est la cage d'écureuil mais il est naturellement loisible d'adopter toute autre disposition permettant d'atteindre le même but sans sortir du cadre de l'invention.
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"POLYPHASE ASYNCHRONOUS MOTOR WITH STARTING PIN
STUDENT"
In the construction of polyphase asynchronous motors, squirrel cage type rotors, without auxiliary resistors, are only employed for small motors or motors having to overcome only a low starting torque.
For starting, under load, polyphase asynchronous motors having to overcome a high starting torque, the most widely used method consists in inserting a rheostat comprising a certain number of pads in the rotor winding.
Apart from this conventional type, various arrangements of the rotors of asynchronous motors have been proposed, the object of which is to simplify start-up.
In one of these arrangements, shown in fig.l of the accompanying drawings, the retaining wedges A placed above the
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three-phase winding P, are made up of metal bars closed in a squirrel cage by resistant rings C. The action of this resistant cage is added, at start-up and in normal operation, to that of the winding. and the number of pads of the rheostat can therefore be reduced.
Another arrangement, the aim of which is to eliminate the starting rheostat, consists in dividing the winding of each phase of the rotor into two parts comprising different numbers of turns. These two winding parts are connected in opposition at start-up and in parallel in normal operation so that the losses in the rotor are thus artificially increased. during starting and consequently the engine torque is reinforced at this time.
In the same vein, it has also been proposed to join two by two windings of different phases by connections which are all short-circuited for normal operation.
It is easy to realize that the operation of asynchronous motors built according to these arrangements is analogous to that of an ordinary motor in the rotor of which a fixed starting resistor would have been inserted, which would be short-circuited at once. for normal walking.
However, this start-up with a single starting pad has the drawback of producing a significant current surge; in fact, by initially admitting double the normal current, corresponding to twice the normal torque, the rotor current, as well as the torque, will decrease by half and reach their normal value; when the rotor will be at half-synchronous speed; in the case of a starting under full load, the sudden short-circuiting of the winding must therefore be carried out at this low speed, which causes a current draw to the network of three to three and a half times the current normal.
On the other hand, we know that we build asynchronous motors with high starting torque, according to the system indicated by Mr. BOUCHEROT, in which the rotor has two cages
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of concentric squirrels. The first formed by generators with high resistance and low, reactance is mainly used for starting.
The second cage arranged at the bottom of the notch is of low resistance and high reactance and its action is predominant in normal operation. It is thus possible to improve the starting torque, but practically any increase in the torque is effected to the detriment of the power factor of the machine in normal operation.
The present invention shown in FIG. 2 of the drawings relates to an arrangement of an asynchronous motor making it possible to achieve an energetic starting torque and a progressive setting up while avoiding the lowering of the power factor which occurs in the motors of the BOUCHEROT system.
For this purpose the rotor has two windings:
1) An external winding P 'with low reactance, the resistance of which can, by means of any device, be modified during the start-up so as to be strong at the time of switching on and low during normal operation.
2) A relatively high reactance inner winding A ', the resistance of which can be fixed; in the latter case said resistance will be greater than that of the outer winding P 'during normal operation, but less than the resistance of the circuit of said winding P' during start-up.
The high resistance of the external winding P 'at the time of engagement gives a very energetic starting torque, the starting being done as in the usual asynchronous motors of the BOUCHEROT system.
When the motor reaches a certain speed, the device is operated, reducing abruptly or in successive stages the resistance of the external winding p 'to its low value corresponding to normal operation: the resulting impedance of the rotor being, thus reduced, the engine assumes its operating speed.
Around synchronism ,! the rotor current is shared between the two windings according to the ohmic resistances of these
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the outer winding P 'being the least resistant at this time is the seat of the largest part of the current, only a small part of it passing into the inner winding A' at high reactance. As a result, the cause of the lowering of the power factor of the motor is mitigated, and as a result, the latter operates with a cos y very close to that of an ordinary squirrel cage motor. In fact, the normal cos would be obtained by removing the current in the second winding A 'by breaking the circuit for example.
It should be noted that in the arrangement which is the subject of the invention, the outer winding P 'plays the role of the start-up cage of the BOUCHEROT system on start-up and in normal operation the role of the working cage.
The reinforcement of the resistance of the external winding p 'during starting can be obtained in any known manner and in particular: - by the intercalation of resistors whether or not involved in the rotation of the rotor and short-circuited, for example, by any centrifugal force device, when the speed a @ i reaches a sufficient value.
- By placing the two parts of seat windings -de electromotive forces in the same direction and which are normally connected in parallel; the passage from one connection to the other is done by a device similar to those for short-circuiting the rings in ordinary asynchronous motors.
- By connecting two by two ends of windings not in phases, all these connections being themselves united in a neutral point when sufficient speed is reached.
- by the combination of two or more of the above means.
As regards the internal winding A 'the' simplest embodiment is the squirrel cage but it is naturally open to adopt any other arrangement making it possible to achieve the same goal without departing from the scope of the invention.