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Démarrage et arrêt automatiques des moteurs électriques.
La présente invention concerne un dispositif de démarrage automatique pour moteurs électriques par servo-moteur.
L'invention comporte un schéma de connexion et une comman- de méoanique applicable à tout type de rhéostat de démarrage connu, et se caractérise essentiellement par le fait de permet - tre à un servo-moteur unique d'actionner simultanément ou suc oessivement un nombre en principe illimité de rhéostats et de servir à la mise en marche d'un nombre très grand de moteurs disséminés par exemple dans u atelier.
D'après l'invention un servo-moteur unique actionne un arbre ou plusieurs arbres dis tinats, avec lesquels viennent en prise, simultanément ou alternativement les commandes de chacun des rhéostats pendant le démarrage de leurs moteurs respectifs ; le servo-moteur est commandé, en même temps que la mise en prise avec lui de chaque rhéostat, par un commutateur individuel pour chaque moteur prin-
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cipal et la commande peut avoir lieu simultanément par plusieurs de ces commutateurs ensemble ; le servo-moteur tournera pour actionner les rhéostats respectifs tant que plusieurs moteurs ou un seul est en période de démarrage et il s'arrêtera des qu'aucun des moteurs n'est plus en démarrage et chaque rhéos - tat sera opéré à la vitesse convenant au démarrage de son mo - teur respectif.
Lors de la rupture du courant de chaque moteur individuel, le dispositif selon l'invention produit le retour automatique du rhéostat respectif à la position voulue pour la mise en marche, et il fonctionne de même en cas de surcharge imadmis sible du moteur.
Le dispositif de démarrage selon l'invention présente entre autres avantages celui de l'économie résultant de 1' emploi d'un seul servo-moteur quel que soit le nombre de moteurs principaux, et celui d'une plus grande facilité de surveillance et d'entretien.
D'autres caractéristiques et avantages apparaitront au cours de la description ci-desous faite avec l'appui du dessin annexé dans lequel : Fig.l donne le schéma général d'installation concernant un seul moteur principal et son rhéostat de démarrage.
Fig.2 est une vue en coupe d'un mode de réalisation non limitatif de la commande mécanique du rhéostat.
Fig.3 est une vue du plan A-A de la fig.2 dans le sens des flèches.
En se référant au schéma de la figure 1 , le moteur princi - pal est désigné par 1, son rhéostat de démarrage de type quel - conque par 2. La ligne principale alimentant le moteur 1 est représentée en gros traits et désignée par 3. 4 désigne le eervo-moteur qui entraîne, par des engrenages appropriés 5, un arbre 6 prolongé autant que nécessaire pour y caler un nom- .bre de pignons 7 égal au nombre de moteurs à commander. Chaque
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pignon peut entrer en prise avec un pignon 7 dans le-, sens voulu pour entraîner dans le sens du démarrage la manette du rhéostat 2 par l'intermédiaire d'un arbre 8 par un mécanisme schématiquement représenté et qui sera décrit en détail ci - après.
Les appareils électriques et les connexions se composent comme suit :
Un interrupteur général 9 ainsi que des fusibles ou des coupe-circuits automatiques de sécurité 9' sont disposés à 1 entrée de la ligne 3. Dans l'exemple choisi le courant est supposé continu et distribué sur trois file dont un neutre relié à la terre. Dans ce cas le moteur est branché sur les deux fila extrêmes (ligne 3 ) tandis que le courant alimentant le servo-moteur et les différents relais et accessoires sera avantageusement pris entre un des fils extrêmes et le fil neutre ou la terre.
Apres l'interrupteur 9 est disposé un interrupteur bipo - laire automatique 10 représenté simultanément sur la même fi - gure vu de face et de côté. Cet interrupteur 10 est actionné par un électro-aimant fonctionnant comme relais 11 au noyau mobile duquel il est relié par une bielle 11' , lui faisant effectuer un basculement ou une rotation d'un quart de tour sur son axe 10' qui établit le oontact respectivement entre les plots 12, 12' et 13 13 de la ligne 3.
Le relais 11 est excité par une ligne 14 dérivée de la ligne 3 avant l'interrupteur 10. La ligne 14 passe par un des plots d'un interrupteur multipolaire 15, qui est rappelé en position d'ouverture par un ressort 16' , mais qui est normale- ment maintenu fermé par un mécanisme spécifié plus loin, et aboutit au plot 16 d'un oommutateur de mise en marche dont la manette 17 relie au fil neutre ou la terre soit le plot 16 soit un autre plot 18. La manette 17 est maintenue normalement en position intermédiaire de non-contact par un ressort non
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figuré.
En un endroit quelconque du circuit de la ligne 3 est interoalé un électro-aimant ou relais 19 dont l'excitation agit sur deux armatures 20,21 : l'armature 20 est attirée dès le démarrage du moteur 1 et met en contact les deux plots 22, 22'. L'armature 21 est réglée de façon à ne mettre en con - tact les plots 25, 25' qu'en cas de surcharge du moteur 1 fai - sant passer un courant exagéré dans l'électro-aimant 19.
De la ligne 3 est dérivée encore, après l'interrupteur 10, une ligne 24 aboutissant à un plot 25 ; de ce plot partent trois autres lignes.
Une ligne 26 partant du plot 25 alimente le servo-moteur 4 et relie à la ligne neutre 30 la manette 17. Cette ligne 26 est interrompue entre deux plots 27,27' placés sur un électro- aimant fonctionnant comme relais 28 et par lesquels le circuit sera fermé comme il sera expliqué plus loin.
Une autre ligne 29 partant du plot 25 aboutit à l'inter - rupteur 15 où elle est subdivisée ; un des plots de l'interrup- teur 15 alimente une ligne 29' qui excite le relais 28 et qui doit passer par le contact 22,22' pour aboutir à la ligne neutre 30 ; l'autre plot de l'interrupteur 15 alimente une ligne 29" aboutissant également à la ligne neutre 30 et sur laquelle est intercalée une lampe-témoin 31.
La troisième ligne partant du plot 25 est la ligne 32 d' excitation du moteur 1. Sur cette ligne est intercalé un élec - tro-aimant 34, également représenté en vue latérale et en vue transversale sur la même figure.
Un relais 35 est branché sur un troisième circuit dérivé 36 de la ligne 3 , après l' interrupteur 10 ; cette ligne 36 aboutit au plot 18 du commutateur, et elle est connectée à la ligne 29' , entre les jonctions 37 et 37 par les contacts éventuels 23,23'. Le relais 35 est disposé auprès du relais 11,
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et son noyau mobile 38, lors de l'excitation, fait basculer un levier 39 disposé de façon appropriée pour libérer le commuta - teur 10 en position fermée et le laisser revenir de lui-même en position d'ouverture.
Le dispositif mécanique faisant actionner le rhéostat 2 par le servo-moteur 4 et qui est déclenché par le relais 28 sera décrit en se référant plus particulièrement aux figures 2 et 3 qui représentent une forme d'exécution préférée de ce mécanisme.
Le noyau magnétique 40 du relais 28 est perforé axialement et peut coulisser sur une tige 41 en métal non magnétique por - tant à une extrémité un bloc de matière isolante 42 munie d' une bande de cuivre extérieure 42' pouvant, lors du déplacement de la tige 41, établir le contact entre 27 et 27 Sur la tige 41 est fixé un collier 43 permettant de régler la tension d' un ressort 44 entre le dit collier 43 et le noyau magnétique.
40. A son extrémité opposée au bloc 42, la tige 41 est articu - lée à un système de leviers 45,45' dont le dernier 45' en forme de fourche opère le déplacement dans le sens axial d'un manchon 8' entourant une portion de l'arbre 8. A cet effet 1 extrémité en fourche du levier 45' est engagée dans une rainure circulaire 46 du manchon 8' permettant la rotation de ce dernier avec l'arbre 8.Le manchon 8' est entraîné dans la rotation de l'arbre 8 par une goupille 4'7 permettant un déplacement longi - tudinal par le fait qu'elle est engagée dans une rainure 48 allongée axialement dans le manchon 8'.
Sur le manchon 8' est calé le pignon 7' qui porte une goupille fixe 49 laquelle ou - vre et ferme l'interrupteur 15 placé à proximité, respective - ment selon que le rhéostat 2 est au dernier ou au premier plot par tout mécanisme approprié et non représenté, aisé à conce voir.
Le levier 45' porte un tenon 50 qui, par l' excitation du relais 28 , soulève une masse de fer 51, librement suspendue en
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52, de façon à pouvoir s'appliquer contre l'armature 34' de l'électro-aimant 34 quand celui-ci est excité. En retombant, la masse 51 doit libérer un système d'encliquetage de l'arbre 8,-par exemple en faisant basculer un levier 53 dont une ex - trémité constitue cliquet d'un rochet 54 calé sur l'arbre 8 et dont les dents sont orientées de façon à laisser tourner l'arbre 8 et le rhéostat dans le sens du démarrage mais ne permettre le rappel brusque en sens inverse par la détente d'un ressort 55 .que par le dégagement du levier-cliquet 53.
L'extrémité de l'arbre 8 est accouplée de toute façon appropriée à la manette du rhéostat 2 de construction connue.
Les rhéostats, commandée chacun par une installation décrite, sont placés en nombre voulu le long de l'arbre 6. Le groupe de pignons 7,7' peut comporter un nombre de dents différent pour chaque rhéostat et calculé de façon à donner une vitesse de démarrage appropriée à chaque moteur, l'arbre 6 tournant à une vitesse constante.
Le fonctionnement de l'installation a lieu comme suit :
Au départ, le moteur 2 arrêté, les organes se trouvent dans la position représentée aux figures, sauf que les inter - rupteurs 9 et 15 sont fermés.
Pour faire démarrer on appuie la manette 17 sur le plot de mise en marche 16 ; la ligne 14 étant alors fermée, le noyau du relais 11 excité opère la fermeture de l'interrupteur 10.
L'excitation du moteur est produite par le courant dans la li - gne 24-32 et le courant étant établi dans la ligne 3 le moteur commence à démarrer, l'excitation de l'électro-aimant 19 éta - blit le contact 22,22' (sans établir le contact 23,23' ). Le courant passe dans la ligne 24-29 et le relais 28 'attire son noyau 40 ; celui-ci comprime le ressort 44 jusqu'à buter contre la pièce 43 et soulever, la tige 41 qui par le jeu des leviers 45,45' met en prise les pignons 7-7 Simultanément le tenon 50 applique la masse 51 contre l'armature 34' de l'électro-aimant
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34 excité et cette masse y reste appliquée tant que le moteur 1 fonctionne.
La tige 41 en étant soulevée établit le contact entre 27 et 27 par l'intermédiaire de la bague 42' et le servo- moteur 4 est alimenté par la ligne 24-26. L'arbre 8 entraîné actionne le rhéostat 2 et produit le démarrage, tout en met - tant le ressort 55 sous tension. La ligne 29" est alimentée et la lampe 31 est allumée. quand le rhéostat est arrivé au dernier plot, la goupille 50 provoque l'ouverture de l'interrupteur 15. Le courant est coupé dans les lignes 14 , 29' , 29". Le relais 28 n'étant plus excité, son noyau 40 retombe et la tige 41 suivant le même mouvement met l'engrenage 7' hors de prise avec l'engrenage 7, toutefois le rhéostat reste sur son dernier plot étant retenu par le rochet 64 et le cliquet 53.
Le contact est rompu entre 27 et 27' et le courant ne passant plus dans la ligne 26 , le servo-moteur 4 cessera de tourner s'il n'est pas alimenté par une autre installation voisine dant le démarrage est en cours.
Le courant étant interrompu dans la ligne 29 la lampe 31 s'éteint pour indiquer que la période de démarrage a cessé et que le moteur est en pleine marohe. L'électro-aimant du relais 11 cesse d'être excité mais le commutateur 10, ou sa commande, est construit de façon à rester fermé. La manette 17 a été lâchée et est revenue en position neutre. Les seules lignes à circuit fermé en pleine marche sont donc la ligne 3 et la li - gne 24-32 maintenant l'électro-aimant 34 en excitation.
Pour arrêter le moteur 1, on met la manette 17 sur le plot 18 de l'arrêt. Alors l'excitation de l'électro-aimant 35 par la ligne fermée 36 attire le noyau 38 qui ,en frappant le levier 39 provoque le décrochage du commutateur 10 qui s'ouvre immédiatement ce qui arrête le moteur. Le courant est interrompu dans la ligne 32 et l'électro-aimant 34 laisse tomber la masse 51 qui heurte le
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cliquet 53 libérant le rochet 54 et lè rhéostat est rappelé au premier plot de démarrage par la détente du ressort 55, La goupille 50 opère alors la fermeture de l'interrupteur 15 et tout l'appareil est prêt pour le démarrage suivant quand on met la manette 17 sur le plot 16.
Dans le cas où, en cours de marche, le moteur 1 est sur - chargé l'excès d'excitation de l'électro-aimant 19 établissant les contacts 23,23' provoque l'excitation de l'électro-aimant 35 par les lignes 36 ,29' ,26 , et le même fonctionnement d'arrêt se produit.
On appréciera l'impossibilité de fausses manoeuvres dans l'installation décrite, la commande consistant uniquement a mettre la manette 17 sur le plot 16 " Marche " ou sur le plot 18 " Arrêt ", et on appréciera notamment le fait que si le courant est interrompu pour une cause quelconque le rhéostat revient immédiatement à so premier plot avant que le courant ne soit rétabli, d'où impossibilité de brûler l'induit.
L'invention peut s'appliquer au démarrage des moteurs à courant alternatif et en général elle n'est pas limitée à la forme d'exécution décrite ; il est par exemple possible de placer l'électro-aimant 19 après le rhéostat 2 au lieu de le mettre avant, et toutes modifications peuvent être apportées à condition de ne pas sortir de l'esprit de l' invention.
REVENDICATIONS.
1. Installation de démarrage automatique de moteurs élec triques par servo-moteur, caractérisée par l'emploi d'un seul servo-moteur opérant simultanément ou successivement les rhé - ostats de démarrage d'un nombre en principe illimité de mo - teurs, chaque rhéostat étant actionné par le dit servo-moteur à une vitesse appropriée au démarrage du moteur respectif.
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Automatic starting and stopping of electric motors.
The present invention relates to an automatic starting device for electric motors by servomotor.
The invention comprises a connection diagram and a mechanical control applicable to any type of known starting rheostat, and is essentially characterized by the fact that it allows a single servomotor to simultaneously or successively actuate a number. in principle unlimited rheostats and be used to start a very large number of motors scattered for example in a workshop.
According to the invention, a single servomotor actuates a shaft or several separate shafts, with which the controls of each of the rheostats engage, simultaneously or alternately, during the starting of their respective motors; the servomotor is controlled, at the same time as the engagement with it of each rheostat, by an individual switch for each main motor.
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cipal and the control can take place simultaneously by several of these switches together; the servo motor will run to operate the respective rheostats as long as several motors or only one is in the starting period and it will stop as soon as none of the motors are no longer starting and each rheostat will be operated at the appropriate speed when starting its respective engine.
When the current of each individual motor is interrupted, the device according to the invention produces the automatic return of the respective rheostat to the position desired for starting, and it operates likewise in the event of an unacceptable overload of the motor.
The starting device according to the invention has among other advantages that of the economy resulting from the use of a single servomotor regardless of the number of main motors, and that of greater ease of monitoring and control. 'interview.
Other characteristics and advantages will become apparent during the description below given with the support of the appended drawing in which: Fig.l gives the general installation diagram relating to a single main motor and its starting rheostat.
Fig.2 is a sectional view of a non-limiting embodiment of the mechanical control of the rheostat.
Fig.3 is a view of the plane A-A of Fig.2 in the direction of the arrows.
Referring to the diagram in figure 1, the main motor is designated by 1, its starting rheostat of any type by 2. The main line supplying motor 1 is shown in large lines and designated by 3. 4 designates the eervo-motor which drives, by appropriate gears 5, a shaft 6 extended as far as necessary to wedge therein a number of pinions 7 equal to the number of motors to be controlled. Each
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pinion can engage with a pinion 7 in the direction desired to drive the rheostat lever 2 in the starting direction via a shaft 8 by a mechanism shown schematically and which will be described in detail below. .
Electrical devices and connections are composed as follows:
A main switch 9 as well as fuses or automatic safety circuit breakers 9 'are placed at 1 input of line 3. In the example chosen, the current is assumed to be continuous and distributed over three lines including a neutral connected to earth. . In this case, the motor is connected to the two end wires (line 3) while the current supplying the servomotor and the various relays and accessories will be advantageously taken between one of the end wires and the neutral wire or the earth.
After the switch 9 is arranged an automatic bipolar switch 10 shown simultaneously in the same figure seen from the front and from the side. This switch 10 is actuated by an electromagnet functioning as a relay 11 to the movable core of which it is connected by a connecting rod 11 ', causing it to perform a tilting or a rotation of a quarter of a turn on its axis 10' which establishes the oontact respectively between the pads 12, 12 'and 13 13 of line 3.
Relay 11 is energized by a line 14 derived from line 3 before switch 10. Line 14 passes through one of the pads of a multipolar switch 15, which is returned to the open position by a spring 16 ', but which is normally kept closed by a mechanism specified below, and ends at pad 16 of a start-up switch whose handle 17 connects to the neutral wire or to the earth either pin 16 or another pin 18. The handle 17 is normally maintained in the intermediate non-contact position by a non-contact spring.
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figured.
In any place of the circuit of line 3 an electromagnet or relay 19 is interposed, the excitation of which acts on two armatures 20,21: the armature 20 is attracted as soon as the motor 1 is started and brings the two pads into contact. 22, 22 '. The armature 21 is adjusted so as to bring the pads 25, 25 'into contact only in the event of an overload of the motor 1 causing an exaggerated current to pass through the electromagnet 19.
From line 3 is further derived, after switch 10, a line 24 leading to a pad 25; three other lines start from this plot.
A line 26 starting from pad 25 supplies the servomotor 4 and connects the lever 17. This line 26 is interrupted between two pads 27,27 'placed on an electromagnet operating as a relay 28 and through which the circuit will be closed as will be explained later.
Another line 29 starting from pad 25 ends at switch 15 where it is subdivided; one of the pads of the switch 15 supplies a line 29 'which energizes the relay 28 and which must pass through the contact 22, 22' to end at the neutral line 30; the other pad of the switch 15 supplies a line 29 "also terminating at the neutral line 30 and on which is interposed an indicator lamp 31.
The third line starting from the pad 25 is the line 32 of excitation of the motor 1. On this line is interposed an electromagnet 34, also shown in side view and in transverse view in the same figure.
A relay 35 is connected to a third branch circuit 36 of line 3, after switch 10; this line 36 ends at pad 18 of the switch, and it is connected to line 29 ', between junctions 37 and 37 by possible contacts 23, 23'. Relay 35 is placed near relay 11,
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and its movable core 38, during the excitation, swings a lever 39 disposed in an appropriate manner to release the switch 10 in the closed position and let it return by itself to the open position.
The mechanical device causing the rheostat 2 to be actuated by the servomotor 4 and which is triggered by the relay 28 will be described with particular reference to FIGS. 2 and 3 which represent a preferred embodiment of this mechanism.
The magnetic core 40 of the relay 28 is axially perforated and can slide on a rod 41 of non-magnetic metal carrying at one end a block of insulating material 42 provided with an outer copper strip 42 'which can, during the movement of the rod 41, establishing contact between 27 and 27 On rod 41 is fixed a collar 43 making it possible to adjust the tension of a spring 44 between said collar 43 and the magnetic core.
40. At its end opposite to the block 42, the rod 41 is articulated to a system of levers 45,45 ', the last 45' of which in the form of a fork operates the displacement in the axial direction of a sleeve 8 'surrounding a portion of the shaft 8. For this purpose 1 forked end of the lever 45 'is engaged in a circular groove 46 of the sleeve 8' allowing the rotation of the latter with the shaft 8. The sleeve 8 'is driven in the rotation of the shaft 8 by a pin 4'7 allowing longitudinal displacement by the fact that it is engaged in a groove 48 elongated axially in the sleeve 8 '.
On the sleeve 8 'is wedged the pinion 7' which carries a fixed pin 49 which opens and closes the switch 15 placed nearby, respectively depending on whether the rheostat 2 is at the last or at the first stud by any suitable mechanism. and not shown, easy to see.
Lever 45 'carries a tenon 50 which, by energizing relay 28, lifts a mass of iron 51, freely suspended in
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52, so as to be able to apply against the armature 34 'of the electromagnet 34 when the latter is energized. On falling, the mass 51 must release a locking system of the shaft 8, - for example by tilting a lever 53, one end of which constitutes a ratchet of a ratchet 54 wedged on the shaft 8 and whose teeth are oriented so as to let the shaft 8 and the rheostat rotate in the starting direction but only allow the abrupt return in the opposite direction by the relaxation of a spring 55. by releasing the ratchet lever 53.
The end of the shaft 8 is coupled in any suitable manner to the handle of the rheostat 2 of known construction.
The rheostats, each controlled by a described installation, are placed in a desired number along the shaft 6. The group of pinions 7.7 'can have a different number of teeth for each rheostat and calculated so as to give a speed of appropriate starting for each motor, shaft 6 rotating at a constant speed.
The installation works as follows:
Initially, with the engine 2 stopped, the components are in the position shown in the figures, except that the switches 9 and 15 are closed.
To start, the lever 17 is pressed on the starting pad 16; the line 14 then being closed, the core of the energized relay 11 operates the closing of the switch 10.
The excitation of the motor is produced by the current in line 24-32 and the current being established in line 3 the motor starts to start, the excitation of the electromagnet 19 establishes contact 22, 22 '(without making contact 23,23'). Current flows through line 24-29 and relay 28 'attracts its core 40; the latter compresses the spring 44 until it abuts against the part 43 and raises the rod 41 which by the play of the levers 45,45 'engages the pinions 7-7 Simultaneously the tenon 50 applies the mass 51 against the 34 'armature of the electromagnet
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34 excited and this mass remains applied to it as long as the engine 1 is operating.
The rod 41, being lifted, establishes contact between 27 and 27 by means of the ring 42 'and the servomotor 4 is supplied by the line 24-26. The driven shaft 8 actuates the rheostat 2 and produces the start, while putting the spring 55 under tension. Line 29 "is energized and lamp 31 is on. When the rheostat has reached the last pad, pin 50 opens switch 15. Current is cut in lines 14, 29 ', 29". The relay 28 no longer being excited, its core 40 falls back and the rod 41 following the same movement puts the gear 7 'out of engagement with the gear 7, however the rheostat remains on its last stud being retained by the ratchet 64 and the pawl 53.
The contact is broken between 27 and 27 'and the current no longer flowing in line 26, the servomotor 4 will stop rotating if it is not supplied by another neighboring installation while the start-up is in progress.
The current being interrupted in the line 29 the lamp 31 goes out to indicate that the starting period has ceased and that the motor is in full run. The electromagnet of relay 11 ceases to be energized, but switch 10, or its control, is constructed so as to remain closed. The lever 17 was released and returned to the neutral position. The only closed-circuit lines in full operation are therefore line 3 and line 24-32 maintaining the electromagnet 34 in excitation.
To stop the engine 1, the lever 17 is placed on the stop pin 18. Then the excitation of the electromagnet 35 by the closed line 36 attracts the core 38 which, by striking the lever 39, causes the release of the switch 10 which opens immediately, which stops the motor. The current is interrupted in the line 32 and the electromagnet 34 drops the mass 51 which strikes the
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pawl 53 releasing the ratchet 54 and the rheostat is returned to the first starting stud by the relaxation of the spring 55, the pin 50 then operates the closing of the switch 15 and the whole apparatus is ready for the next start when the lever 17 on pin 16.
In the event that, during operation, the motor 1 is overloaded, the excess of excitation of the electromagnet 19 establishing the contacts 23,23 'causes the excitation of the electromagnet 35 by the lines 36, 29 ', 26, and the same shutdown operation occurs.
We will appreciate the impossibility of false maneuvers in the installation described, the command consisting only in placing the lever 17 on the pin 16 "On" or on the pin 18 "Off", and we will appreciate in particular the fact that if the current is interrupted for any reason, the rheostat immediately returns to its first pad before the current is restored, hence the impossibility of burning the armature.
The invention can be applied to the starting of AC motors and in general it is not limited to the embodiment described; it is for example possible to place the electromagnet 19 after the rheostat 2 instead of putting it before, and any modifications can be made provided that they do not depart from the spirit of the invention.
CLAIMS.
1. Installation for automatic starting of electric motors by servo-motor, characterized by the use of a single servo-motor operating simultaneously or successively the starting rhe - ostats of an in principle unlimited number of motors, each rheostat being actuated by said servo motor at a speed suitable for starting the respective motor.