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l'ERF'h'C2'IOIJIV..:14.ELQ.C AUX PROCEDES ET DISPOSITIFS DE DPidRl?AG7: DSS MOTEURS =
La présente invention vise le démarrage des moteurs et particuliè- rament un procédé et des dispositifs utilisant, pour cette opération, des tu- bes à décharge électrique répondant aux variations de déphasage ou d'amplitu- de des tensions appliquées aux électrodes''
L'invention fournit des moyens perfectionnés et simplifiés appli- cables aux démarrage des moteurs à courant alternatif et comportant l'utili- sation d'un tube à décharge à impédance réglable de type approprié (comportant:
par exemple une décharge en forme d'arc.) La société demanderesse a développé les tubes à vapeur à commande par grille, et elle a constaté que ces tubes offrent une forte capacité de courant et une chute intérieure de tension rela-
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tivement faible :
Ils ont toutes les caractéristiques requises pour fonction- ner à bon rendement sur les circuits ordinaires de distribution à basse ten- sion*
Quand un potentiel alternatif à fréquence relativement basse est appliqué entre anode et cathode du tube, la valeur moyenne de la décharge dans ce tube dépend de la valeur de la tension appliquée à l'électrode de conmande et, dans certains cas, de la relation de phase antre cette tension et la tension appliquée à l'anode*
Une des caractéristiques de l'invention est donc de fournir un dispositif de démarrage perfectionné n'exigeant ni relais, ni contacteurs- Elle est encore caractérisée par le fait qu'elle assure une action rapide et positive, en utilisant l'impédance variable du tube,
téglée suivant la force contre électromotrice développée par le moteur en cours de démarrage*
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avanta- ges de l'invention an se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple non limitatif, et dans lesquels:
La Fig.l est une vue schématique d'une des formes de démarreurs, s'appliquant à un moteur asynchrone à cage d'écureuil-
La Fig.2 est une vue détaillée, représentant un des circuits pour une des phases du système de la Fig.1.
La Fig-3 est une vue schématique d'un dispositif de démarrage comportant des tubes à décharge utilisés dans le circuit secondaire du moteur
La réalisation représentée Fig.1 comporte un moteur asynchrone polyphasé 4, une source de courant alternatif, un commutateur de commande, un dispositif de démarrage et plusieurs tubes à décharge* Le moteur 4 comporte un rotor à cage d'écureuil 5 et un stator à Enroulements triphasés 6, 7 & 8 On peut appliquer le courant d'un réseau triphasé aux trois écroulements 6, et 8, à l'aide de la ligne à 3 fils 9, 10 et 11, par la simple fermeture d'un commutateur 12
Entre les enroulements statoriques du moteur 4 et la source à courant alternatif sont interposés plusieurs tubes 13,
du genre des tubes à vapeur ci-dessus par exemple* Chacun de ces tubes peut comporter une cathode chaude 14, une électrode de commande ou grille 15 et une plaque 16, et ces
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électrodes sont disposées et constituées de telle sorte, en liaison avec la pression de remplissage du tube, que le courant moyen dans ce tube dépend du potentiel appliqué à l'électrode de commande.
Pour rendre possible la varia- tion du potentiel appliqué à l'électrode 15, par rapport aux potentiels appli- qués aux anodes 16, on peut faire appel à un dispositif déphaseur 17, ou à un ensemble de circuits appropriés interposés entre le circuit d'alimentation et l'électrode de commande du tube 13
La Fig.2 représente une des formes de circuit qui peut permettre la commande du moteur 4 Dans cette figure, le commutateur 12 présente deux contacts disposés de façon à commander la liaison entre un enroulement de phase 6 du moteur et la source, les autres phases étant analogues à l'unique phase représentée- Cette disposition comporte des enroulements primaire et secondaire 28 et 22 et un noyau magnétique 300 En série avec une extrémité du primaire 28 on a relié au fil de ligne 21 une résistance non-inductive 29 , destinée à augmenter,
s'il est nécessaire, l'impédance du circuit jusqu'à la valeur désirée- Les extrémités du secondaire 22 sont reliées à l'enroulement fixe 23 d'un régulateur d'induction Comme cet appareil est bien connu et que ses éléments ne constituent pas l'invention, on l'a représenté,,très sché- matiquement au dessin comme comportant un enroulement fixe 33, et un enroule- ment mobile 24 accouplé inductivement avec l'enroulement 33. L'enroulement 33 est relié aux phases respectives du circuit d'alimentation, et le secondaire 24 aux grilles de commande des tubes 13.
Comme on le voit, le commutateur 12 comporte un contact de démar- rage 18 et un contact de marche 27 Le contact 18 est relié à une prise com- mune aux enroulements 22 et 28 de 1 auto-transformateur, et aussi par le fil de ligne 19 à la cathode 14 du tube 13, et à l'anode 16' du tube 13'. Chacun des tubes 13 et 13' est disposé de façon à commander la décharge dans un sens seulement, et l'impédance de ces tubes est réglée par les électrodes 15 et 15 branchées à l'enroulement mobile 24 du déphaseur- Entre l'enroulement 6 du moteur 4 et la résistance non-inductive 29 sont reliées, par le fil 20, l'a- node 16 du tube 13 et la cathode 14' du tube 13'.
La disposition représentée convient bien pour appliquer seulegent une partie de la tension de ligne au primaire du moteur 4, et pour limiter cette tension à une valeur sûre? jusqu'à ce que la force contre électromotri-
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ce du moteur s'établisse et que la pleine tension de la ligne soit appliquée au moteur* Quand on désire mettre en route le moteur 4, on amène le commuta- teur 12 au contact de 18, ce qui ferme un circuit allant de la source, sur le fil de ligne 9, au commutateur 12, au contact 18, au primaire 28 de l'auto- transformateur, à la résistance non-inductive 29, au fil de ligne 21 et à l'enroulement 6 du moteur 4,
avec retour à la source sur le circuit de retour constitué par l'une des autres phases du système* L'auto-transformateur 22-28 est étudié de façon que l'impédance du primaire 28 et de la résistance 29, si en utilise celle-ci, suffisent à limiter le courant à une valeur sûre* Quand le contact 18 est fermé, il eliste un circuit en parallèle comportant les éléments suivants :
fil de ligne 19, circuit des tubes à décharge 13 et 13', fils de ligne 20 et 21 et enroulement 6 du moteur- Coume les tubes doivent opposer à ce moment une impédance élevée à la décharge, les éléments sont disposés de façon que les électrodes de commande 15 'et 15' aient des tensions appliquées d'une valeur et d'une phase empêchant la décharge dans les tubes ou en limitant l'intensité à une certaine valeur* Le potentiel appliqué à ces électrodes de commande est déterminé par la chuta de tension à travers le se- condaire 22 de l'auto-transformateur, et la relation de phases dépend du pro- portionnement des circuits et du réglage du dispositif 17 Quand le moteur accélère, la tension appliquée aux électrodes de commande 15 et 15' devient moins négative ou plus positive,
ce qui réduit l'impédance et laisse passer plus de courant- Quand le moteur arrive pratiquement à la pleine vitesse, le commutateur 12 peut 'être amené sur le contact 27, ce qui relie directement le moteur au circuit, sans passer par l'auto-transformateur et les appareils as- sociés.
Normalement, la déphaseur 33-24 peut n'âtre pas nécessaire car la décharge entre les tubes 13 et 13' dépend largement des potentiels des électrodes de commande, qui sont modifiés par 1'auto-transformateur* Le but du dispositif 33-24 est simplement d'assurer le déphasage voulu des potentiels de command Toutes les fois que les électrodes de canmande ont des tensions légèrement moins négatives ou plus positives que les valeurs critiques, l'im- pédance des circuits de décharge est matériellement réduite, ce qui permet à la décharge de se produire en abaissant l'impédance du circuit et en mainte- nant le courant, jusqu'à ce que la tans,
ion anodique tombe pratiquement à zéro
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pendant un temps suffisant pour permettre la déinisation du gaz du tube-
Le grand avantage de cette disposition est qu'elle fonctionne automatiquement pour régler l'impédance du circuit qui shunte l'auto-trans- formateur, et cette impédance est réglée directement en fonction de la force contre électromotrice produite par le moteur.
Non seulement ces dispositions sont simples et positives, et de fonctionnement sûr, mais elles exigent très peu d'appareils et permettant d'é liminer entièrement l'utilisation de nombreux relais et contacteurs employés actuellement dans la plupart des dispositifs de démarrage*
Les tubes à décharge du type considéré conviennent non seulement pour commander des moteurs d'induction à cage d'écureuil, mais aussi pour ré- gler d'autres moteurs à courant alternatif, y compris ceux dont les éléments secondaires sont bobinés- La Fig.3 représente schématiquement -une variante de démarreur appliqué à un moteur asynchrone à rotor bobiné Dans cette figure, 31 désigne un commutateur commandant le courant d'une source appropriée d'é- nergie alimentant le moteur asynchrone à secondaire bobiné 36.
Le circuit re- présenté comporte, en 32, un dispositif alimentant les enroulements du moteur et fournissant le courant aux électrodes de commande des tubes à décharge, par les trois fils 43, 44 et 45- Au fil de ligne 43 aboutissant aux enroulements rotoriques 37 et 38, sont reliés des tubes à décharge, représentés ici sous la forme de deux tubes du type déjà décrit, montés comme des redresseurs re- dressant les deux alternances, et désignés par le même nombre 41. Evidemment, les tubes à décharge peuvent aussi être insérés dans les circuits primaires, comme c'était le cas pour les Fig-1 et 2 Sur le fil 44 sont intercalés de marne, entre les enroulements rotoriques 37 et 39, des tubes 40 et des tubes42 sont de même reliés au fil de ligne 45, entre les enroulements rotoriques 38 et 39.
Les groupes de tubes 40, 41 et 42 sont disposés de manière à offrir, pendant la mise en route du moteur, une impédance élevée au passage du cou- rant dans les enroulements rotoriques, dans des conditions telles que la ré- sistanoe soit pratiquement égale à la réactance, ce qui augmente le couple de démarrage et diminue le courant de démarrage- Quand la vitesse du moteur croît, la tension des électrodes de commande est modifiée par le circuit 32, qui peut,dans ce but,étre analogue au dispositif de la Fig.2, de façon qu'il y ait diminution de l'impédance suivant la force contre électro-motrice en-
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gendrée par le secondaire du moteur*
Quand la réactance secondaire baisse, par suite d'une augmenta- tion de vttesse du moteur,
l'impédance s'abaisse corrélativement jusqu'à ce que la résistance du rotor atteigne son minimum.
Sur la circuit 32 est monté en dérivation un circuit contenant un contacteur de verrouillage comportant une bobine de commande 47, un con.. tact fixe 49 et un contact mobile 48. Quand le courant fourni à l'enroulement 47 dépasse une valeur déterminée à l'avance, le contact 48 est maintenu en position ouverte, mais quand le courant tombe au-dessous de cette valeur, ce contact est libéré et permet à l'enroulement 47 de commander le contact 48 et d'établir la connexion avec le contact 49 qui ferme une dérivation sur 32.
Les contacteurs de ce genre sont bien connus dans l'industrie et on en com- prend le fonctionnement sans qu'il soit nécessaire de l'expliquer en détail* Le contacteur peut servir également, avec le dispositif de la Fig.2, pour éviter la nécessité des contacts 18 et 27 représentés sur cette figure*
On peut se représenter le fonctionnement du système de la Fig.3 comme analogue, dans ses grandes lignes, à celui qu'on a déjà décrit, à l'ex- ception du contacteur de verrouillage 47. Pour la mise en route du moteur, on ferme l'interrupteur 31 et on excite l'appareil 32, de sorte qu'on fournit le courant au primaire 33.
A ce moment, les tubes insérés dans le circuit se- condaire offrent leur résistance maximum au passage du courant secondaire- Le potentiel des électrodes de commande est tel qu'il limite le passage du cou- rant dans chacun des tubes- Le contacteur de verrouillage 49 occupe alors la position représentée. Quand le moteur accélère, la force contre électromotri- ce engendrée dans les enroulements du moteur croit, et par conséquent élève le potentiel des électrodes de commande des tubes au-dessus de la valeur cri- tiqua et permet la décharge pendant une partie plus grande de la période* A pleinevitesse, les décharges se produisent pratiquement pendant .toute la durée de la période, l'impédance opposée à la force contre-électromotrice étant minimum.
Quand cette condition est remplie, le contacteur 47 assure la fermeture des contacts 48-49, ce qui met hors circuit le dispositif 32 et as- sure l'arrivée directe du courant aux enroulements primaires* Dans ces con- ditions, la résistance du secondaire est limitée simplement à celle des en- roulements-
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