Dispositif de démarrage pour moteurs électriques. On connaît déjà de nombreux dispositifs qui ont été créés en vue du démarrage automa tique des moteurs électriques. La plupart d'entre eux comportent un certain nombre d'interrupteurs électromagnétiques ou contac teurs, qui servent à mettre en circuit ou hors circuit successivement et dans un ordre déterminé les diverses sections de la résis tance de démarrage, et qui sont réglés pour fonctionner lorsque soit l'intensité 'du courant principal, soit la force contre-électromotrice du moteur atteignent une valeur déterminée.
Ces contacteurs sont munis de contacts auxiliaires intercalés dans un circuit de con trôle ou de manoeuvre, les liaisons entre les divers organes étant telles que la fermeture de chaque contacteur rende possible la fer meture du contacteur suivant et de celui-là seulement.
Mais en raison des à-coup de courant qui se produisent chaque fois qu'une section de la résistance de démarrage est mise en court- circuit, il faut que le contacteur suivant ne puisse se fermer que lorsque le courant est retombé à une valeur déterminée. A cet effet, on adjoint à chaque contacteur un interrup teur auxilaire commandé par un relais appelé "relais d'accélération Il influencé par le cou rant principal, et réglé de telle sorte que cet interrupteur ne puisse se fermer tant que l'intensité du courant reste supérieure à une valeur déterminée.
En outre, les contacteurs et leurs relais d'accélération peuvent être verrouillés entre eux soit mécaniquement., soit élëctriquement en vue d'obtenir que 1 L'ouverture du contacteur entraîne obligatoirement l'ouverture de l'interrupteur auxiliaire porté par le relais d'accélération qui lui est subordonné..
2 La fermeture du contact permet la fer meture dudit interrupteur auxiliaire sans l'obliger, de sorte que celle-ci puisse être retardée par un dispositif agissant sous l'in fluence du courant principal.
Dans le cas du verrouillage électrique, les contacteurs et les relais d'accélération ne comportent aucun organe de liaison mécanique, ce qui simplifie la construction ainsi que le montage, et donne toute latitude pour le choix du type de contacteur et la disposition des appareils sur le tableau.
Les relais à verrouillage électrique pro posés jusqu'ici comportaient l'emploi de bobi nes de verrouillage associées en parallèle; ce montage présente certains inconvénients qui affectent le prix de revient, mais surtout la sécurité de marche.
Le dispositif qui fait l'objet de la présente invention a pour but de supprimer ces incon vénients. La présente invention a pour objet un dispositif de démarrage pour moteurs électriques au moyen de contacteurs dont la manceuvre est contrôlée par des relais d'accé lération mécaniquement indépendants et com portant chacun deux enroulements : l'un sous l'influence du courant principal, monté en série avec le moteur et servant de limiteur d'intensité, l'autre servant au verrouillage et au déverrouillage du relais sans l'emploi d'organes en liaison mécanique avec les con tacteurs.
La caractéristique de ce dispositif réside en ce que les bobines de verrouillage sont en fil fin et montées en série dans un circuit de verrouillage distinct du circuit de man#uvre et contenant également en série au moins un relais à minima, ces deux cir cuits pouvant être alimentés indépendamment l'un de l'autre et indépendamment du moteur par des sources de courant quelconques, et les bobines de verrouillage étant rendues inopérantes par mise en court-circuit de leur enroulement.
Le dessin ci-annexé représente une forme d'exécution de l'invention donnée à titre d'exemple.
La fig. 1 est le schéma des connexions du dispositif de démarrage, appliqué à un moteur série à courant continu avec marche reversible sans freinage; La fig. 1a montre un détail de la fig. 1; La fig. 2 montre une variante de la partie supérieure du schéma précédent; cette va riante comporte l'emploi d'un seul relais à minima.
Les lettres g', Bs et la désignent les points de la fig. 3 auxquels doivent être reliés les conducteurs correspondants; La fig. 3 représente une coupe par l'axe du relais d'accélération utilisé, la bobine de verrouillage étant supposée sous tension et le relais verrouillé, c'est-à-dire immobilisé dans sa position d'ouverture; Les fig. 4 et 5 représentent des variantes des connexions.
Dans les schémas de connexions, le cir cuit principal est indiqué en traits forts de manière à se distinguer du circuit de ma- noauvre et du circuit de verrouillage qui sont indiqués en traits fins.
A la fig. 1, le circuit principal partant des barres + et - du tableau comporte un interrupteur bipolaire Ii puis successivement sur chaque pôle un fusible<I>(Fi, Pi)</I> et un relais à maxima (R111, <I>MAI)</I> destinés à protéger le moteur contre une augmentation inadmissible de l'intensité du courant.
Après le relais<I>RI,</I> le circuit principal se bifurque, l'une des branches renfermant les contacteurs d'inversion Ci et C4, l'autre, les contacteurs d'inversion Ca et Cs ; l'induit du moteur est monté entre ces deux branches et rattaché d'une part entre Ci et C4, d'autre part entre C-2 et Cs.
Les deux branches se réunissent après Cs et Ci et le circuit prin cipal traverse alors successivement l'enroule ment d'excitation série Es du moteur, les diverses sections R4 P13, R3 R2, R2 Ri et <I>Ri</I> Ro de la résistance de démarrage<I>RD,</I> puis les bobines série 14 des relais d'accélération Reai, Rea2, Reas, Rea4, et enfin, le cas échéant, l'enroulement Eds de l'électro de frein série.
Les contacteurs de démarrage Cs, Cs, C;, Cs sont branchés respectivement d'une part aux points Ri, R2, R3, R 4 de la résistance de démarrage, d'autre part, après la bobine série 14 de chacun des relais d'accélération.
Les contacteurs sont du type shunt et sont représentés schématiquement par leurs contacts principaux 54, 55 (fig. 1z), leur bobine de manoeuvre (52) leur bobine de soufflage (53) en série avec les contacts prin cipaux, et leurs contacts auxiliaires 57, qui sont séparés quand le conducteur est ouvert, mais sont, lorsque le contacteur est fermé, reliés métalliquement entre eux par un disque (ou autre pièce) de contact 56 solidaire de l'armature mobile du contacteur, mais élec triquement isolé de ladite armature, ce qui est indiqué à la fig. la par un trait noir.
La fermeture de chaque contacteur est supposée se faire par une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre autour du pivot 58 de l'armature.
Le circuit dit de contrôle peut être ali menté soit par le réseau lui-même, soit à une tension différente ou par une source de courant indépendante quelconque; il est com mandé par un interrupteur bipolaire 12 et protégé par deux fusibles F2 et F'2. Ce cir cuit est subdivisé en deux circuits distincts 1o Le circuit de manoeuvre des contacteurs principaux et des contacteurs de démarrage, qui part du fusible I'2 par les fils 30, et se dédouble ensuite :
d'une part suivant le fil 41 qui est rattaché à l'une des extrémités de chacune des bobines de manoeuvre 52 des contacteurs d'inversion, taudis que les autres extrémités desdites bobines se groupent deux à deux, savoir celles de Ci et de<B>03</B> sur le fil 42, celles de C2 et de C4 sur le fil 48, ces deux fils aboutissant à deux bornes.
mar quées a du manipulateur in, d'autre part, suivant le fil 45 relié à l'une des extrémités de chacune des bobines de manoeuvre des contacteurs Ce à Cs, tandis que les autres extrémités de ces bobines sont reliées respec tivement aux bornes de gauche des contacts auxiliaires<I>c' d' e'<B>f</B></I> des relais d'accélération; la borne de droite du contact auxiliaire c' est reliée par un fil 44 à la borne c du ma nipulateur, de même les bornes de droite des contacts<I>d' e'</I> f' sont reliées respective ment par autant de fils aux bornes d e f du manipulateur.
Le circuit se ferme par la manoeuvre du manipulateur<B>in,</B> au moyen du segment 68 glissant sous le doigt de contact correspondant à la borne g, par le fil 35, les contacts 62 du relais à minima Rmi, les contacts 61 du relais à minima Rm, le fil 38, les contacts 60 du relais à maxima R'M, le fil 39, les contacts 59 du relais à maxima <I>RH</I> et le fil 40, sur le fusible F'2. Les contacteurs de démarrage sont, par suite, contrôlés par les relais d'accélération,
leur circuit de manoeuvre étant coupé eu c' <I>d' e'<B>f</B></I> lorsque ces relais attirent leur arma ture.
Les contacts 62 du relais à minima Rmi sont en outre reliés, savoir: celui de gauche par le fil 34 au fusible F2 et par suite au pôle positif du circuit de contrôle à travers l'enroulement du relais Rmi en série avec la résistance additionnelle Rai, et le contact de droite par le fil 36 à le, borne marquée g' du manipulateur.
2o Le circuit de verrouillage, qui peut être indépendant ou non du manipulateur, et qui partant du fusible F2 par le fil 30, traverse au besoin une résistance additionnelle Ra., puis comprend la totalité des bobines de ver rouillage associées en série, le fil 32, le relais à maxima Rm, le fil 38 à partir duquel il se confond avec le circuit de manoeuvre pour se fermer avec lui sur le fusible F'2.
La bobine de verrouillage 16 de chacun des relais d'accélération (fig. 1) a ses deux extrémités reliées respectivement aux deux contacts auxiliaires 57 portés par le contac teur précédent dans l'ordre de démarrage, et cela quel que soit d'ailleurs le sens de marche. Par exception, la bobine de verrouil lage du premier relais d'accélération Reai est reliée aux contacts auxiliaires de chacun des contacteurs d'inversion C2 -et Cs. De cette manière, chaque bobine de verrouillage est mise en court-circuit par la fermeture du contacteur précédent.
Le manipulateur ou contrôleur ni est re présenté développé avec cinq positions pour la marche avant (à gauche), et 5 pour la marche arrière (à droite). Les doigts de contacts ai-3, a2-4, <I>c, d, e, f,</I> g, <I>g',</I> sont montrés en face de la ligne de point mort du manipulateur en position zéro.
Au repos, les interrupteurs principaux Ii et I2 commandant le circuit principal et le circuit de contrôle sont ouverts; les contacts 59, 60, commandés par les relais RIl, R'111 sont fermés, les contacts 61, 62 commandés par les relais Rm, Rmi sont ouverts, les contacteurs Ci à Cs sont ouverts et les con tacts secondaires 43, 46, 57, 57 qu'ils com mandent sont ouverts, les contacts c', d',<I>e',</I> f' des relais d'accélération sont fermés.
Le fonctionnement est le suivant Supposons que les interrupteurs principaux h et 1s soient fermés et que l'on veuille faire tourner le moteur eu avant (AZ').
Dans le circuit de verrouillage, le courant partant du pôle positif du réseau par le fil 30 traverse la résistance additionnelle Ra, les bobines à fil fin 16 des relais d'accéléra tion, et se ferme au pôle négatif . à travers 31, 32, le relais à minima Rin, 38, 60, 39, 59 et 40. Les deux relais à minima Frra et Rmi se ferment successivement, car le cir cuit de ce dernier est fermé par 34,<I>Ra</I> i, Râtii, 35, Bs, <I>y, g',</I> 36, 37, 61, 38, 60, 39, 59 et 40.
Eu même temps les relais d'accé lération sont verrouillés par suite du passage du courant dans toutes les bobines 16; les contacts en c',<I>d', é ,<B>f</B></I> sont dès lors ou verts.
Si l'on veut faire l'économie du relais Rna et de la résistance additionnelle Rai, on peut les supprimer; dans ce cas, le circuit de verrouillage contrôlé par le manipulateur se met en série avec le relais Ryni comme il est indiqué à la fig. 2.
Le cylindre du manipulateur étant amené sur la position 1t11%, le courant de manceu- vre suit le parcours suivant: 30, 41, les bo bines 52 des contacteurs Ci, Cs, 42, ai les segments 63 à 68 du manipulateur,<I>Ba,</I> 35, 62, 37, 61, 38, 60, 39, 59 et 40.
Les contacts d'inversion Ci et Ca se fer inent, et le courant est établi sur le moteur par .Fi, RM, <I>Ci, I, Cs, Es,</I> R4, R3, Ra, <I>Ri,</I> Ro, toutes les bobines 1.4 des relais d'accé lération, Els, R'Jl et I"i. Le moteur démarre avec toutes les résistances Rd en circuit, ainsi que toutes les bobines principales 14 des relais d'accélération.
Ces derniers attirent leur armature et renforcent ainsi l'action des bobines de verrouillage 16 jusqu'au moment où, la force contre électromotrice du moteur ayant augmenté par suite de la vitesse acquise, le courant tombe à une valeur mi nima déterminée. A ce moment, l'attraction des bobines principales 14 serait insuffisante pour maintenir ouverts les interrupteurs auxi liaires c' <I>d' e'<B>f</B></I> mais, comme on l'a vu, ces interrupteurs sont verrouillés par l'action des bobines 16; ils ne peuvent se fermer que s'ils viennent à être verrouillés par la mise en court-circuit de leur bobine 16 à fil fin.
Tel est précisément le cas pour l'inter rupteur auxiliaire c'; le contacteur Ca étant fermé, ses contacts auxiliaires 43 sont reliés ensemble et la bobine à fil fin du premier relais d'accélération Rea est court-circuitée; par suite, ce relais ferme l'interrupteur c'.
Si à ce moment on amène le manipula teur sur la position 2AY, le courant de manoeuvre traverse le contacteur C5 en pas sant par 30, 45, la bobine 52 de Cs, <I>c', 44,</I> c, 6.1, 65, 66, 67, 68, 69, Bs, 35, 62, 37, 61, 38, 60, 39, 59, 40. Le contacteur C5 jusqu'à présent ouvert, se ferme, mettant ainsi en court-circuit la section Ro Ri de la résistance de démarrage, et la brusque augmentation d'intensité qui en résulte fait que l'armature du deuxième relais d'accélé ration Rea.- reste soulevée et l'interrupteur auxiliaire d' ouvert.
Mais la fermeture du contacteur C5 ayant court-circuité d'autre part la bobine à fil fia du deuxième relais Rea#_>, l'armature de ce relais pourra retomber et fermer l'interrup teur d' dès que la vitesse du moteur aura augmenté; le courant de manceuvre traver sera donc le contacteur Cs dès que l'on amè nera le manipulateur sur la position 3 r1 ZJ Le démarrage se poursuit ainsi jusqu'à ce que la fermeture du dernier contacteur Cs ait mis hors circuit la dernière section Rs R4 de la résistance de démarrage.
Le démarrage s'effectue exactement dans les mêmes conditions si le levier du mani pulateur est poussé d'un seul coup et d'em blée sur la position 5.4-T7.
Pour arrêter le moteur, on ramène le cylindre du manipulateur en arrière jusqu'à la position zéro; le courant de manoeuvre est coupé successivement dans les divers contac teurs, ce qui les ouvre et remet progressive ment en circuit la résistance de démarrage, en même temps que les relais d'accélération sont verrouillés à nouveau, le tout à l'inverse de l'ordre suivi pour le démarrage.
Pour la marche arrière, on amène le cylindre du manipulateur sur la position <I>1 AR;</I> le courant de manoeuvre traverse alors les bobines shunt des contacteurs d'inversion C2 et C4, ce qui inverse le sens du courant principal dans l'induit du moteur et, en re liant les contacts auxiliaires 46 de C2 déver rouille le premier relais d'accélération Reai,
permettant ainsi la fermeture' du contacteur de démarrage Ca dès que l'on amène le ma nipulateur sur la position 2AR pourvu que le moteur ait pris assez de vitesse pour que l'intensité du courant soit retombée à sa valeur minimum.
Le démarrage se fera normalement, c'est- à-dire sans déclenchement des relais à maxima, quelle que soit la faon dont on actionne la manette du contrôleur.
Ainsi, le moteur étant en pleine marche dans un sens, on peut sans inconvénient ra mener brusquement la manette du contrôleur à la dernière position de marche en sens inverse.
Le manipulateur peut naturellement être remplacé par un simple interrupteur à bou ton ou par tout autre organe analogue en usage dans les démarrages automatiques : in terrupteurs de fin de course, flotteurs, etc., etc. Les connexions pouvant dans ce cas être modifiées par exemple comme l'indique la fig. 5.
Au lieu d'être réunies à un manipulateur tel que a (fig. 1) les bornes de droite des contacts<I>c' d' é f'</I> sont reliées ensemble, et en outre par un fil 72 au pivot 73 d'un in terrupteur à deux directions 74 qui permet de fermer le circuit de verrouillage, tantôt par 42 sur les enroulements des relais Ci Ca de marche<B>A V,</B> tantôt par 48, sur ceux des relais 02 C4 de marche AR. Le même fil 72 est relié aux deux plots fixes du contact 62. Dans ce cas, les fils 35 et 36 de la fig. 1 sont supprimés.
Bien entendu, au lieu de l'interrupteur à deux directions 74, on pourrait utiliser deux boutons poussoirs distincts ou deux contacts d'un genre quelconque.
Le relais à minima Rm étant en série dans le circuit des bobines de verrouillage 16, joue immédiatement ou ne se ferme pas si le fil de l'une quelconque des bobines de verrouillage vient à être coupé; le fonction nement du moteur est donc impossible si le circuit de verrouillage n'est pas en bon état.
On constate que le système présente donc toutes les particularités caractéristiques an- poncées plus haut, tant au point de vue du fonctionnement, qu'à celui de la sécurité et notamment que 1 L'ouverture d'un contacteur entraîne bien obligatoirement l'ouverture de l'interrup teur auxiliaire du relais d'accélération qui lui est subordonné.
2 La fermeture du contacteur permet, sans l'obliger, la fermeture du même inter rupteur auxiliaire, comme i1 a été dit précé demment.
En outre 3 L'ordre de fermeture et d'ouverture des <B>D</B> contacteurs est toujours identique et bien dé terminé. 4 La rapidité de manoeuvrë est du môme ordre qu'avec le verrouillage mécanique; elle ne peut être accélérée puisqu'un élément ne peut fonctionner tant que le courant princi pal reste au-dessus d'une limite déterminée, assignée par le réglage de l'élément précé dent; mais elle ne peut être retardée à vo lonté par la manoeuvre du manipulateur.
5 Dans la plupart des cas, il est possible de faire l'économie d'un relais d'accélération; en effet, pour l'ensemble des contacteurs d'inversion, un seul relais suffit, tandis que le dispositif à verrouillage mécanique en exige deux.
Dans le cas où le nombre de contacteurs et de relais d'accélération serait assez élevé, on peut ajouter à la résistance additionnelle <I>Ra</I> une résistance auxiliaire Ra" (fig.4) afin de limiter la consommation de courant et l'échauffement de cette résistance; les connexions relatives au contacteur Cs sont alors modifiées comme suit:
ce contacteur est muni, comme les autres contacteurs, de contacts auxiliaires 70 et 71, tuais le contact mobile 70 est à ouverture, c'est-à-dire disposé de façon à couper le courant sur les contacts fixes 71 quand le contacteur Cs se ferme par suite de l'excitation de sa bobine 52, tandis que lorsque le contacteur est ouvert, la pièce métallique 70 relie les contacts 71 et met la résistance Ra" en court-circuit. Cette ré sistance se trouve donc mise en série avec la résistance Ra tant que le contacteur Cs est fermé ce qui réduit l'intensité du courant dans le circuit de verrouillage quand sa ré sistance est réduite du fait de la fermeture de tous les interrupteurs <I>c' d' e'<B>f</B>.</I>
Le relais d'accélération pour courant continu représenté à la fig. 3 comporte un bâti 11 en fonte, de forme en<B>U</B> ou de toute autre forme convenable, fixé directement au tableau par des .vis 12, et dans la branche supérieure duquel est vissé un noyau fixe 13, en métal magnétique, dont l'extrémité infé rieure pénètre dans un évidement cylindrique Ménagé dans la branche inférieure du bâti de manière à laisser un certain entrefer fixe, et vient affleurer la base dudit bâti. Le noyau 13 porte un solénoïde 14 parcouru par le courant principal.
A la partie supé rieure, il s'évase pont- la fixation d'une cloche 15 en acier contenant une bobine 16, dite de verrouillage, munie d'un enroulement en fil fin dont les extrémités sont représentées en 16'.
La partie du noyau comprise entre les deux bobines 14 et 16 est évidée et alésée à un diamètre égal au diamètre intérieur de la bobine 16. Dans le logement ainsi formé vient s'adapter un tube mince en laiton 17, dans lequel peut se déplacer un noyau 18 en métal magnétique, solidaire d'une tige de laiton 19 qui traverse de part en part le noyau 13 et le couvercle 15 à, travers deux bagues ou fourrures 20-21 en métal non ma gnétique, servant de guidage à chaque extré mité. Une rondelle en métal non magnétique 22 est interposée entre le couvercle et le noyau 18, pour éviter tout risque de collage.
Sur la tige de laiton 19 se trouve gou pillé un manchon fileté 23 en laiton sur lequel peut se déplacer une armature mobile 24 en métal magnétique, dont la hauteur est réglée de manière à laisser entre elle et la face inférieure du bâti 11 un entrefer déter miné; la position de cette armature est assurée par un frein 25. Au-dessous du manchon fileté 23 la tige 19 porte enfin un disque de contact 26 qui au repos prend appui sur deux contacts fixes 27, faisant partie du circuit de manoeuvre. Le disque 26 est isolé de la tige 19.
Ainsi qu'il a été expliqué plus haut, la bobine 16 est alimentée par un circuit spé cial de verrouillage qui, dans le cas présent, est indépendant du manipulateur. Toutes les bobines de verrouillage 16 sont en circuit avec une résistance additionnelle Raetexcitées lorsque, au début de l'opération, tous les contacteurs sont. ouverts. Elles sont mises successivement en court-circuit dans un ordre déterminé par la fermeture des contacteurs, ce qui annule leur action. Il est évident que l'on peut obtenir le même résultat sans cesser de rester dans les limites de l'invention, en coupant leur circuit au lieu de les court circuiter.
Le dispositif proposé est de tous points applicable au cas du courant alternatif, avec les seules modifications de détail nécessitées par la nature du courant, tant en ce qui concerne le nombre des phases du circuit prin cipal qu'en ce qui a trait à la construction des contacteurs et du relais d'accélération en vue d'éviter un échauffement exagéré de leurs organes.