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!âpJOO1llD1l E1J! APPARIUL aaRWaTIoN1Bs POUR LA MISE EN 11R0hh ET IA. ao:&W'A1I1DJ!l DES :MOTEURS 3IacTRIgv3s".
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Cette invention a trait aux coupe-circuits électriques du type fuaîble et est spécialement applicable aux appareils de
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mise en marche et de commande des moteurs électriques*, son but
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étant de contrôler le fusible, en combinant avec lui un interrupteur doût-c1rctdteur actionné automatiquement de telle mantere que C1e fusible n'est traversé par le courant entier va eaatrêleB: que loroqueune surcharge a lieu et est maintenue pendant un tempe. d'une àoe4e> prédéterminée$ l'interrupteur s'ouvirant alors* ce qui coupe le court-circuit en déterminant ainsi ^4 la rupture du fowiM.e par le courant de surcharge.
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L'invention est spécialement applicable aux fusibles servant à contrôler des moteurs électriques en général et les moteurs à courant alternatif à cage d'écureuil en particulier, et on la décrira ci-après à titre d'exemple en se référant à cette application..
Dans les dessins annexés :
Fige, 1, 2 et 3 représentent un premier mode de réalisa- tion.
Fige 1 est un schéma des connexions.,
Fig.2est une vue schématique d'un de* fusibles contrôlés, de l'interrupteur et du dispositif de commande automatique de cet interrupteur, l'interrupteur de commande étant représenté dans la position d'ouverture qu'il vient occuper en cas de surcharge*
Fig. 3 est une vue analogue à fig.2 et représente l'interrupteur de commande dans sa position de fermeture correspondant au fonctionnement normal du moteur.
Fig. 4 est un détail du cliquet de retenue.
Fig. b eat une vue analogue à fig. a et représente un autre mode de réalisation du fusible contrôlée
Fige* 6 et 7 sont des vues analogues aux :fige.. 1 et 2, et représentent une variante.
Zigs, 8 et 9 sont des vues analogues à la fige 2 montrant d'autres modes de réalisation du diapoaitif servant à affectuer l'ouverture de l'interrupteur de commande en cas de surcharge,
Fige*, 10 à 16 représentent le mode de réalisation préféra de l'invention lorsque celle-ci est appliquée à la mise en marche et au mécanisme de commande d'un moteur à courant alternatif triphasé du type à rotor en cage d'écureuil. 1*appa- reil étant agencé pour être relié directement,
Fige 10 est un schéma des connexions,
Fig. 11 est une vue en bout avec coupe transversale partielle suivant XI-XI (fig. la),
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i 1,2 est une vue de face correspondante.
I1g. la est une élévation fragmentaire avec coupe partielle suivant XIIIIH (fig. la).
F;f;g-.. 14. eet une élection fragmentaire avec coupe partielle suivant 7I" (fig, la). ig. Iâ est une vue de face d'un tableau de distribution pour la commande d'en groupe de moteurs..
Fig. 16 est une vue de coté correspondante.
1. déaigue les bornes d'amenée de courant d'un circuit de diatribution à courant triphasé et A les fusibles pricipaux
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usuellement montés sur des circuits de ce genre, un sur chaque
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phases cea fusibles. A étant calculés pour ne fondre que sous
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1*influence de surcharges exceptionnelles, telles que celles
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.susceptibles de résultes de courts-circuits.
P désigne les fucibles contr-81és, qui peuvent être prévus à raison d'un fusible par phaf. 2*utefoît* il est usuellement suffisant de monter un
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fusible de ce genre: sur chacune de deux phases, comme représenté.
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1 est l'ïatrrupteur de sommande qui,, lorsqu*il est fermé, court.. eircuite le :fuaible Z qU.!.l contrôle& Un interrupteur B est
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prévu pour chaque fusible contrôlé, mais les divers interrup-
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teurs à sont usuellement montés sur un arbre commun agi dont ils
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sont isolés.
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Chacun des interrupteura B ferme des contacts ±1 qui sont
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reliés respectivement* par des conducteurs de résistance rela-
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t1.vement faible. aux extrémités des fusibles 9.
L'interrupteur est aolli ité par un poids 12 on par un ressort vers la pos.i1tion d'ouvertureb mais est normalement fermé par un cliquet ff qui est destiné k être déclenché par un dispositif comprenant
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une bobine traversée par un courant proportionnel au courant du moteur. le déclenchement étant effectué lorsqu'une surcharge du moteur excèdes un maximum prédéterminé et persiste pendant un
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temps d'une duré donnée est un interrupteur de mise en marche usuellement placé
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près du moteur à contrôler.
Dana sa position de fermeture finale, cet interrupteur relie lea trois contacta e1 au moteur de façon à. donner la marche normale et est maintenu dans cette position -- en antagonisme à une force telle qu'un ressort ou la pesanteur qui tend à l'ouvrir -- par un dispositif comprenant un enroulement branché sur les conducteurs du réseau, lequel dispositif est agencé pour être déclenche lorsque cet enroulement se désexcite. Dans l'exemple représentée l'interrupteur est muni d'un ressort a2 qui tend à l'ouvrir et d'un électro- aimant s3 qui est excité par un enroulement s4 branché sur deux des phases; l'armature s5 de l'électro s3 est reliée à l'interrupteur S.
Les fige, 2 et 3, qui sont dessinées à une échelle plus grande que fige 1 , représentent une construction convenable de l'interrupteur B.
Cet interrupteur est monté sur un axe b3 rapporté par des paliers convenables, et un poida. b2 tend à l'ouvrir. H est un cliquet agencé pour maintenir l'interrupteur dans la position de fermeture et qui, dana cette construction et dans tous les modes de réalisation que 1*on décrira plue loin, excepté celles des figs. 8 et 9, est constitué par. une bande de dilatation différentielle faite de métaux différents et agencée pour venir occuper la position de déclenchement lorsque sa température dépasse une limite prédéterminée:;
ce cliquet est chauffé par une bobine de chauffage J, une bobine de ce genre pouvant être prévue sur le circuit principal de chaque phase et étant parcourue par le courant du moteur ou par une proportion de ce courant.. vans l'exemple représenté, il existe une bobine de chauffage J sur chacune de deux des phases du réseau de distribution T, et ces bobines peuvent chauf- fer chacune un cliquet de retenue distincte ou bien elles peuvent chauffer un cliquet de retenue commun H. Deux bras interrupteurs, portant chacun une lame de contact b4 agencée pour relier entre eux les plots b1, sont montés, aux un axe
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commun b3 et. dans la disposition représentée, il existe un cliquet H pour chacun des interrupteurs B.
Toutefois, dans certains cati* deux interrupteurs B peuvent comporter un axe commun, un levier à cliquet commun etun cliquet commun (fig.
10 à 16), auquel cas le aliquet serait chauffé par deux bo- bines de chauffage J.
Le cliquet H (fig.- 4) est fait d'une barre composite comprenant deux 'bander de métal reliées l'une à l'autre , le métal de la bande hl située sur le côté éloigné de la bobine de chauffage possédant un coefficient de dilatation moindre que le métal de l'autre bande h2. La bande composite est fixée par un bout à un support h3 et son bout libre cons- titue un cliquet destiné à entrer en prise avec l'extrémité du bras interrupteur et à maintenir l'interrupteur fermé.
Les poids b2 des interrupteurs 3 tendent à ouvrir ceux-ci qui, dans. le présent exemple. sont fermés à la main. On peut disposer un groupe d'interrupteurs B sur un tableau de dis- tribution desservant les moteurs respectifs d'un groupe de moteurs qui sont chacun mis en marche et arrêtés par un interrupteur S.
Les fusibles sont préférablement du type interchangeablet et pour se prémunir contre les inconvénients qui pourraient résulter du fait qu'on néglige de remplacer un fusible fondu, un dispositif est prévupour empêcher l'interrupteur B d'être ferma sauf lorsque les contacts bl sont reliés électriquement aux extrémités d'un fusible F. Ce dispositif comprend un loquet ou organe de verrouillage 0 qui, normalement. occupe une position telle que, lorsqu'on effectue la manoeuvre voulue pour fermer l'interrupteur B, entre en contact avec un des bras de l'interrupteur et empêche la fermetune. Dans l'exemple représenté, l'extrémité de la pièce Ç bute contre une goupille b5 du bras interrupteur.
Le loquet C est command' par un électro-aimant c2 dont l'enroulement c1 eat branché sur les conducteurs du réseau, sur le côté des
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fusibles F relié au moteur. Des contacta c3 et c4 montés sur le circuit da l'enroulement c1 sont agencés pour être fermés, lorsqu'on ferme, l'interrupteur B, par un élément de contact b6 de cet interrupteur, juste avant que la goupille b5 rencontre l'extrémité du loquet,[. Si le fusible F a été inséré et que les- bornes.!. du. réseau de distribution sont sous tension, l'électro c2 sera excité, de aorte que l'extrémité du loquet sera amenée à l'écart de la goupille b5. Dans la position de fermeture de l'interrupteur (fig, 3), les contacts c3 et c4 sont déconnectés..
La bobine de chauffage J est calculée de telle sorte que si, lorsque le mécanisme occupe la position de fig. 3, le moteur était soumis à une surcharge qui persiste assez longtemps pour élever la température dudit moteur au maximum prescrit, la température et la chaleur que cette bobine communique au cliquet H seraient telles qu'elles détermineraient un recourbernent dudit cliquet vers le haut (voir la fig. 2) et, par suite, le déclenchement de l'interrupteur B. Dans ce cas, le courant de surcharge entier passerait par le fusible F, qui est calculé pour fondre sous l'action de ce courant et couper le circuit relié au moteur, l'interrupteur S s'ouvrant alors également. Le fusible contrôlé peut être calculé pour fondre sous l'influence du courant normal du moteur ou sous l'influence d'un courant inférieur à ce courant normal.
Le moteur ne peut plus être remia en marche qu'après. que le fusible fondu F a été remplacé et que l'interrupteur a été fermé. Ceci fait, l'interrupteur S est employé pour effectuer la remise en marche et l'arrêt du moteur,
Si on le préfère, les fusibles principaux usuels A peuvent être montés sur la court-circuit fermé par l'interrupteur B, c'est-à-dire en parallèle avec les fusibles F, comme représenté dans la fig. 5.
Dans le mode de réalisation décrit, l'interrupteur B est fermé à la main, mais dana certains cas,, il est désirable du'il
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soit fermé automatiquement et que la force d'ouverture soit appliquée automatiquement lorsqu'on ferme l'interrupteur S.
Ce mode de réalisation est représenté dans les fige. 6 et 7.
Le poida équilibreur b7 de l'interrupteur B2 tend à fermer l'interrupteur et la force d'ouverture est fournie par un dispositif électromagnétique D dont l'armature d2, portée par un levier d4. eat reliée au bras b8 de l'interrupteur B2, de préférence par un ressort d3. La. bobine dl de l'électr D
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Il est montas sur une des phases en série avec le moteur. Par tinter- conséquente lorsqu'on fermeail interrupteur B2 ayant déjà été rupteur 3 fermé automatiquement), l'électro D s'excite et le ressort d3 est Roumis. à une force de traction telle qu'il exerce une force d'ouverture aur l'interrupteur B2; si le cliquet H est déclenché par l'effet d'une suroharge . le ressort d3 ouvre l'in- terrupteur B2.
Aux autres égards le mode d'action est ana- logue à. celui d'écrit.
Le dispositif thermique grâce auquel un courant de sur- aharge persistant pendant une période de temps donnée détermine le déclenchement du cliquet maintenant l'interrupteur de contrôle fermé pourrait être remplacé par un dispositif de surcharge électromagnétique à action retardée de l'un quelconque des types bien connus. Deux exemples sont repré- sentéa dans les fige, 8 et 9.
' L'interrupteur B3 est conatruit et disposé de la façon d écrite, mais le cliquet H3 est un cliquet ordinaire commandé par un ressort ou par la pesanteur et est agencé pour être déclencha par un électro-aimant j1 dont la bobine Jl est montée en série avec une des phases comme décrit au sujet de la bobine de chauffage J. L'armature j2 de l'électro j1 est portée par un levier chargé d'un poids j3 et est reliée par un ressort e1 à la tige de piston!,.2. d'un dash-pot E dont le piston e3 eat percé d'un petit trou e4 et coulisse dans le cylindre 1 contenant un liquide tel que la glycérine. La tige de piston
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e2 est munie d'un collet e5.
Lorsque le courant du moteur dé-
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pasae un maximum prescrit, l'électro J.1 soulève l'armature 2 en surmontant le poids du levier j3 et la tension du ressort
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jusqu'au moment où le leviers3 entre en contact avec une butée 4.. La. tension du ressort soulève alors le piaton à len- tement à une vitesse qui est déterminée par le diamètre du trou e4. Si la surcharge persiste pendant un temps, de la durée prescrite,. le collet e5 agit sur le cliquet H3 et fait mouvoir ce cliquet, jusqu'au moment où il déclenche l'interrupteur B3.
Aux autres égards, la construction et le mode d'action sont les mêmes que ceux décrits relativement aux fige* 1 à 3.
Au lieu d'un dash-pot pour limiter le mouvement de la pièce effectuant le déclenchement ,on pourrait appliquer un frein magnétique à courants de Foucault, comme représenté
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dans la fig. 9. L'électro ,,1, sa bobine je, son armature La et le leviez ,,3 sont disposés comme décrit relativement à la. fig. 8. Le ressort g2 esjiolié à une tige-crémaillère convena-clement guidée 3 qui engrène avec un pignon g,4 monté sur un axe g5 supporté par des palier+ convenablea, Sur cet axe est calé un disque canducteur,6 se mouvant dans. le champ d'un aimant G qui peut être eoit un aimant permanente aoit un élec- tro-aimant convenablement bobiné.. La crémaillère g3 est munie d'un collet g1.
L'action de l'électro .il:!. eat la même que celle précédemment décrite, et lorsque, par l'effet d'une surcharge, le mou-
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vement de l'armature La a tendu le ressorts. ce dernier tire la crémaillère vers le haut et fait tourner le disque g,f k une vitesse déterminée par la force du champ de l'aimant ±, A la fin de la période de temps prescrite pour laquelle l'appareil
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a été réglé, le collet Sl agit sur le cliquet 3.et détermine le déclenchement de l'interrupteur B3.
Fige. 10 à 14 représentent un schéma des connexions: et un mode de réalisation d'une disposition commode de l'invention agencée en vue de son application au contrôle d'un groupe de
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moteurs.
L'appareil de contrôle de la surcharge se rapportant à chaque moteur est monté dans une boîte K,et les diverses boîtes (fig. 13 et 14) sont destinées à être reliées à une chambre Q enveloppant les barres omnibus q1 reliées au réseau de distribution par le commutateur principal P, qui peut être un interrupteur principal.
Les fusibles ordinaires principaux A4 sont reliés aux barres omnibus q1 par les connexions de borne T, et les in- terrupteurs S4, préférablement situés près des moteurs respectifs, sont relier aux bornes t des dispositifs de surcharge respectifs et aux moteurs M4. L'interrupteur S4 peut être de tout type convenable, Celui représenté est du type à commande par solénorde comprenant une bobine de fermeture s8 qui, lors- qu'elle eat excitée, ferme l'interrupteur et le maintient fermé. La bobine s8 est branchée sur les conducteurs principaux du réseau par l'intermédiaire d'un interrupteur à poussoir s9.
Lorsque le circuit de la bobine s8 est excité et que l'interrupteur S4 est fermée le circuit est établi paie un dispositif magnétique s10 qui ouvrirait ce circuit si le courant venait a manquer.
La construction des unités de contrôle ae surcharge K ressort des figs.. 11 à 14 .
B4 désigne les interrupteurs de contrôle, prévus au nombre de deux. montés chacun de façon isolée sur l'axe b12 supporta par des paliers b18 et actionné par une poignée b13.
Chaque interrupteur de contrôle porte deux contacts reliés b10 qui. lorsqu. 1*interrupteur est fermé, relie entre eux les contacts correspondants b11 reliés aux extrémités respectives des- fusibles contrôlés F4. Dans le présent exemple, ceux-ci sont au nombre de deux, un sur chacune de deux des trois phases.
Il existe ainsi un fusible contrôlé pour chaque interrupteur P4. Les fusibles A4 et F4 sont usuellement du type interchan-
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geable comme représenté et sont de préférence du type à cartouche rempli de poudre et enveloppa
Sur l'axe b12 eat calé. un levier à cliquet b14 dont l'extrémité b15 entre en prise avec un cliquet H4 du type métallique composite décrit relativement à fig. 4. Une des extrémités du cliquet est fixâe à un support kl porté de façon isolée par la boîte K,et l'autre extrémité est libre et pliée obliquement et présente une fente b16(Fig. 13) dans. laquelle s'engage l'extrémité bl5 du levier b14. Le support k1 possède une forme telle qu'il enveloppe les deux bobines. de chauffage J4 reliées respectivement aux deux phases.
Sur l'axe est aussi calé un levier de verrouillage b17 qui porte deux contacts connectés. b20 agencés pour relier entre eux,, lorsque l'interrupteur B4 vient occuper la position de fermeture, les deux contacts c6 et c7 montés sur le circuit de la bobine de l'électro de verrouillage c8 dont l'armature C4 constitue le loquet (correspondant à. dea fige.. 2 et 3) qui empêche l'interrupteur B 4 d'être fermé. si les fusibles F4 ne sont pas en position. L'extrémité de l'armature C4 est agencée pour entrer en prise avec la dent b19 du loquet à moins que, en reliant les contacta.,$.6 et c7, le* contacta b20 ne complètent la circuit de l'enroulement c9 de l'électro c8,auquel cas l'armature serait momentanément soulevée à l'écart de la dent.
Ceci ne peut pas se produire si le fusible contrôlé correspondant F4 n'est pas en position.. L'enroulement c9 est branché en travers de deux des phases.
Le fonctionnement est le suivant t
On supposera que le tableau de distribution des figa. 15 et 16 soit situé centralement et disposé pour contrôler un groupe de moteura M4. Zées interrupteurs disposés dans les boîtes K se rapportant aux divers- moteura seraient fermée,, et ceci indiquerait que toua les fuaiblea contrôlés F4 sont en place. On met alors lea moteurs. en marche de la façon requise par la manoeuvre des. interrupteurs- 84, Sil se pro-
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duisait, au démarrage, des courants trop élevés ,ces courants, en raison de leur faible durée., seraient insuffisants pour élever la température de la bobine de chauffage j4 au degré nécessaire pour faire fonctionner les cliquets H4.
Au con- traire. si l'un quelconque des moteurs était soumis à une surcharge soutenue,, le courant de surcharge fournirait à la bobiner j4 de ce moteur la température nécessaire pour trans- férer de la chaleur au cliquet H4 à un taux plus grand que cerlui auquel cette chaleur est dissipée par rayonnement et conduction. Les métaux du dispositif de chauffage se dilate- raient alora différentiellement dans une mesure suffisante pour recourber le cliquet H4, jusqu'au moment o.ù la fente h4 de l'extrémité du cliquet se dégagerait de l'extrémité- b15 du levier à cliquet b14. Les interrupteurs du dispositif de surcharge du moteur s'ouvriraient alors sous l'action non équilibrée de la pesanteur.
On voit que, pendant la période de fonctionnement normale entière des moteurs:, les fusibles contrôlés ne sont traversés- que par de faibles courants. Ceci est une caracté- ristique avantageuse en ce sens que la plupart des ennuis dûs aux fusibles de moteur sont dûs au fait que, lorsque le moteur fonctionne. ces fusibles sont traversés par le courant normal, et que étant donné que la fusion doit avoir lieu lorsque le courant, normal augmente dans une mesure qui, si cette surcharge était maintenue pendant un temps déterminé, endommagerait le moteur, le courant normal lui-même doit élever la température du fusible à un point d'oxydation. Il s'ensuit que ces fusibles se détériorent continuellement.
Ils perdent à la longue leur pouvoir de conduction et fondent pour des courants inférieurs à ceux pour lesquels ils ont été calculés. Ces difficultés sont surmontées par la présente invention. Les fusibles A4 sont agencés pour supporter le courant normal sans s'échauffer exagérément, étant donné qu'ils ne sont appelés à fondre que dans le cas de surchar-
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ges exceptionnelles telles que celles résultant de courts- circuits, etc.....; d'ailleurs , les fusibles A4 ne sont pas essentiela pour la miae en pratique de 1*invention et peu- vent, si on le désire, être supprimés.