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.
Starting device for electric motors. Numerous devices are already known which have been created for the automatic starting of electric motors. Most of them have a number of electromagnetic switches or contactors, which serve to switch on or off successively and in a predetermined order the various sections of the starting resistor, and which are set to operate when either the intensity of the main current or the back-electromotive force of the motor reach a determined value.
These contactors are provided with auxiliary contacts interposed in a control or maneuvering circuit, the connections between the various components being such that the closing of each contactor makes it possible to close the next contactor and that one only.
But because of the current surges that occur each time a section of the starting resistor is shorted, the next contactor must only be able to close when the current has dropped to a certain value. . To this end, an auxiliary switch is added to each contactor controlled by a relay called "acceleration relay II influenced by the main current, and set so that this switch cannot close as long as the current strength is present. remains greater than a determined value.
In addition, the contactors and their acceleration relays can be interlocked either mechanically. Or electrically in order to obtain that 1 The opening of the contactor necessarily causes the opening of the auxiliary switch carried by the relay. acceleration which is subordinate to it ..
2 The closing of the contact allows the closing of said auxiliary switch without forcing it, so that it can be delayed by a device acting under the influence of the main current.
In the case of electrical interlocking, the contactors and the acceleration relays do not include any mechanical link, which simplifies the construction as well as the assembly, and gives full latitude for the choice of the type of contactor and the arrangement of the devices on table.
The electric latching relays proposed so far have included the use of latching coils associated in parallel; this assembly has certain drawbacks which affect the cost price, but above all the safety of operation.
The purpose of the device which is the subject of the present invention is to eliminate these drawbacks. The present invention relates to a starting device for electric motors by means of contactors the operation of which is controlled by mechanically independent acceleration relays and each comprising two windings: one under the influence of the main current, mounted in series with the motor and serving as a current limiter, the other serving to lock and unlock the relay without the use of devices in mechanical connection with the contactors.
The characteristic of this device lies in that the locking coils are made of fine wire and mounted in series in a locking circuit separate from the operating circuit and also containing in series at least one minimum relay, these two circuits being able to be supplied independently of one another and independently of the motor by any current sources, and the locking coils being rendered inoperative by short-circuiting their winding.
The accompanying drawing represents an embodiment of the invention given by way of example.
Fig. 1 is the circuit diagram of the starting device, applied to a direct current series motor with reversible operation without braking; Fig. 1a shows a detail of FIG. 1; Fig. 2 shows a variant of the upper part of the previous diagram; this variant involves the use of at least one single relay.
The letters g ', Bs and la designate the points of FIG. 3 to which the corresponding conductors must be connected; Fig. 3 shows a section through the axis of the acceleration relay used, the locking coil being assumed to be energized and the relay locked, that is to say immobilized in its open position; Figs. 4 and 5 represent variants of the connections.
In the connection diagrams, the main circuit is indicated in solid lines so as to distinguish it from the manual circuit and the locking circuit which are indicated in thin lines.
In fig. 1, the main circuit starting from the + and - bars of the switchboard comprises a bipolar switch Ii then successively on each pole a fuse <I> (Fi, Pi) </I> and a maximum relay (R111, <I> MAI) </I> intended to protect the motor against an inadmissible increase in the intensity of the current.
After the relay <I> RI, </I> the main circuit branches off, one of the branches containing the reversing contactors Ci and C4, the other, the reversing contactors Ca and Cs; the armature of the motor is mounted between these two branches and attached on the one hand between Ci and C4, on the other hand between C-2 and Cs.
The two branches meet after Cs and Ci and the main circuit then passes successively through the series excitation winding Es of the motor, the various sections R4 P13, R3 R2, R2 Ri and <I> Ri </I> Ro the starting resistance <I> RD, </I> then the series 14 coils of the Reai, Rea2, Reas, Rea4 acceleration relays, and finally, if applicable, the Eds winding of the series brake electro .
The starting contactors Cs, Cs, C ;, Cs are connected respectively on the one hand to points Ri, R2, R3, R 4 of the starting resistor, on the other hand, after the series coil 14 of each of the relays d 'acceleration.
The contactors are of the shunt type and are shown schematically by their main contacts 54, 55 (fig. 1z), their operating coil (52) their blowing coil (53) in series with the main contacts, and their auxiliary contacts 57 , which are separated when the conductor is open, but are, when the contactor is closed, metallically interconnected by a contact disc (or other part) 56 integral with the movable armature of the contactor, but electrically isolated from said armature , which is indicated in fig. there by a black line.
The closing of each contactor is supposed to be done by a clockwise rotation around the pivot 58 of the armature.
The so-called control circuit can be supplied either by the network itself, or at a different voltage or by any independent current source; it is controlled by a bipolar switch 12 and protected by two fuses F2 and F'2. This circuit is subdivided into two separate circuits 1o The operating circuit for the main contactors and the starting contactors, which starts from fuse I'2 through wires 30, and then splits:
on the one hand following the wire 41 which is attached to one of the ends of each of the operating coils 52 of the reversing contactors, but the other ends of said coils are grouped together two by two, namely those of Ci and < B> 03 </B> on wire 42, those of C2 and C4 on wire 48, these two wires leading to two terminals.
marked a of the manipulator in, on the other hand, along the wire 45 connected to one of the ends of each of the operating coils of the contactors Ce to Cs, while the other ends of these coils are respectively connected to the terminals of left of the auxiliary contacts <I> c 'd' e '<B> f </B> </I> of the acceleration relays; the right terminal of the auxiliary contact c 'is connected by a wire 44 to the terminal c of the manipulator, similarly the right terminals of the contacts <I> d' e '</I> f' are respectively connected by as many of wires to the manipulator def terminals.
The circuit is closed by the operation of the <B> in, </B> manipulator by means of the segment 68 sliding under the contact finger corresponding to terminal g, by wire 35, the contacts 62 of the relay at minimum Rmi, the contacts 61 of the relay at minimum Rm, wire 38, contacts 60 of the relay at maximum R'M, wire 39, contacts 59 of the relay at maximum <I> RH </I> and wire 40, on the fuse F'2. The starter contactors are therefore controlled by the acceleration relays,
their operating circuit being cut due to this <I> d 'e' <B> f </B> </I> when these relays attract their armor.
The contacts 62 of the minimum Rmi relay are also connected, namely: the one on the left by wire 34 to fuse F2 and consequently to the positive pole of the control circuit through the winding of the Rmi relay in series with the additional resistor Rai , and the right contact via wire 36 to the terminal marked g 'of the manipulator.
2o The locking circuit, which may or may not be independent of the manipulator, and which starting from fuse F2 via wire 30, passes through an additional resistance Ra, if necessary, then includes all the worm coils associated in series, the wire 32, the maximum Rm relay, wire 38 from which it merges with the operating circuit to close with it on fuse F'2.
The locking coil 16 of each of the acceleration relays (fig. 1) has its two ends connected respectively to the two auxiliary contacts 57 carried by the previous contactor in the starting order, and this regardless of the direction of travel. As an exception, the locking coil of the first Reai acceleration relay is connected to the auxiliary contacts of each of the reversing contactors C2 -and Cs. In this way, each locking coil is short-circuited by the closing of the previous contactor.
The manipulator or controller is shown developed with five positions for forward (left), and 5 for reverse (right). Contact fingers ai-3, a2-4, <I> c, d, e, f, </I> g, <I> g ', </I> are shown opposite the neutral line of the manipulator in zero position.
At rest, the main switches Ii and I2 controlling the main circuit and the control circuit are open; contacts 59, 60, controlled by relays RIl, R'111 are closed, contacts 61, 62 controlled by relays Rm, Rmi are open, contactors Ci to Cs are open and secondary contacts 43, 46, 57 , 57 which they control are open, the contacts c ', d', <I> e ', </I> f' of the acceleration relays are closed.
The operation is as follows Let us suppose that the main switches h and 1s are closed and that we want to run the motor before (AZ ').
In the locking circuit, the current leaving the positive pole of the network through wire 30 passes through the additional resistor Ra, the fine wire coils 16 of the acceleration relays, and closes at the negative pole. through 31, 32, the minimum relay Rin, 38, 60, 39, 59 and 40. The two minimum relays Frra and Rmi close successively, because the circuit of the latter is closed by 34, <I> Ra </I> i, Râtii, 35, Bs, <I> y, g ', </I> 36, 37, 61, 38, 60, 39, 59 and 40.
At the same time the acceleration relays are locked due to the passage of current in all the coils 16; the contacts in c ', <I> d', é, <B> f </B> </I> are therefore or green.
If we want to save the relay Rna and the additional resistance Rai, we can remove them; in this case, the locking circuit controlled by the manipulator is put in series with the Ryni relay as indicated in fig. 2.
The manipulator cylinder being brought to the 1t11% position, the maneuver current follows the following path: 30, 41, coils 52 of contactors Ci, Cs, 42, have segments 63 to 68 of the manipulator, <I > Ba, </I> 35, 62, 37, 61, 38, 60, 39, 59 and 40.
The reversal contacts Ci and Ca close, and the current is established on the motor by .Fi, RM, <I> Ci, I, Cs, Es, </I> R4, R3, Ra, <I> Ri, </I> Ro, all coils 1.4 of the acceleration relays, Els, R'Jl and I "i. The motor starts with all the resistors Rd on, as well as all the main coils 14 of the relays. 'acceleration.
The latter attract their armature and thus reinforce the action of the locking coils 16 until the moment when, the back electromotive force of the motor having increased as a result of the speed acquired, the current falls to a determined minimum value. At this moment, the attraction of the main coils 14 would be insufficient to keep open the auxiliary switches c '<I> d' e '<B> f </B> </I> but, as we have seen, these switches are locked by the action of the coils 16; they can only close if they come to be locked by short-circuiting their coil 16 with fine wire.
This is precisely the case for the auxiliary switch c '; the contactor Ca being closed, its auxiliary contacts 43 are connected together and the fine wire coil of the first acceleration relay Rea is short-circuited; consequently, this relay closes switch c '.
If at this moment the manipulator is brought to position 2AY, the operating current passes through contactor C5 in steps of 30, 45, coil 52 of Cs, <I> c ', 44, </I> c, 6.1, 65, 66, 67, 68, 69, Bs, 35, 62, 37, 61, 38, 60, 39, 59, 40. Contactor C5 so far open, closes, thus shorting the section Ro Ri of the starting resistor, and the sudden increase in intensity which results from it, causes the armature of the second acceleration relay Rea.- to remain raised and the auxiliary switch open.
But the closure of contactor C5 having also short-circuited the wire coil fia of the second relay Rea #_>, the armature of this relay can drop out and close the switch as soon as the motor speed has reached. increases; the switching current will therefore be the contactor Cs as soon as the manipulator is brought to position 3 r1 ZJ The start-up continues in this way until the closing of the last contactor Cs has switched off the last section Rs R4 of the starting resistance.
Starting is carried out in exactly the same conditions if the lever of the joystick is pushed all at once and immediately in position 5.4-T7.
To stop the engine, the cylinder of the manipulator is brought back to the zero position; the operating current is successively cut off in the various contactors, which opens them and gradually switches the starting resistor back on, at the same time as the acceleration relays are locked again, all the reverse of order followed to start.
For reverse gear, the manipulator cylinder is brought to position <I> 1 AR; </I> the operating current then passes through the shunt coils of reversing contactors C2 and C4, which reverses the direction of the main current in the motor armature and, by connecting the auxiliary contacts 46 of C2, unlocks the first Reai acceleration relay,
thus allowing the closing of the starting contactor Ca as soon as the manipulator is brought to the 2AR position, provided that the motor has gained enough speed so that the intensity of the current has fallen to its minimum value.
The start-up will take place normally, that is to say without tripping the relays at maximum, regardless of the way in which the controller handle is actuated.
Thus, with the motor fully running in one direction, it is possible without inconvenience to bring the joystick of the controller abruptly to the last running position in the opposite direction.
The manipulator can of course be replaced by a simple button switch or by any other similar device in use in automatic start-ups: limit switches, floats, etc., etc. The connections can in this case be modified for example as shown in fig. 5.
Instead of being joined to a manipulator such as a (fig. 1) the right terminals of the <I> c 'd' é f '</I> contacts are connected together, and further by a wire 72 to the pivot 73 of a two-way switch 74 which enables the locking circuit to be closed, sometimes by 42 on the windings of the Ci Ca operating relays <B> AV, </B> sometimes by 48, on those of the 02 C4 relays of reverse. The same wire 72 is connected to the two fixed pads of the contact 62. In this case, the wires 35 and 36 of FIG. 1 are deleted.
Of course, instead of the two-way switch 74, one could use two separate pushbuttons or two contacts of any kind.
The minimum Rm relay being in series in the circuit of the locking coils 16, plays immediately or does not close if the wire of any one of the locking coils has to be cut; motor operation is therefore impossible if the locking circuit is not in good condition.
It can be seen that the system therefore has all the characteristic features set out above, both from the point of view of operation and that of safety, and in particular that 1 The opening of a contactor does necessarily lead to the opening of the auxiliary switch of the acceleration relay which is subordinate to it.
2 Closing the contactor allows, without forcing it, the closing of the same auxiliary switch, as mentioned above.
In addition 3 The closing and opening order of the <B> D </B> contactors is always identical and clearly defined. 4 The speed of maneuvering is of the same order as with mechanical locking; it cannot be accelerated since an element cannot operate as long as the main current remains above a determined limit, assigned by the setting of the preceding element; but it cannot be delayed at will by the maneuver of the manipulator.
5 In most cases, it is possible to do without an acceleration relay; in fact, for all reversing contactors, a single relay is sufficient, while the mechanical locking device requires two.
If the number of contactors and acceleration relays is high enough, an auxiliary resistance Ra "(fig.4) can be added to the additional resistance <I> Ra </I> in order to limit current consumption. and the heating of this resistor; the connections relating to the contactor Cs are then modified as follows:
this contactor is provided, like the other contactors, with auxiliary contacts 70 and 71, but the moving contact 70 is open, that is to say arranged so as to cut the current on the fixed contacts 71 when the contactor Cs is closes as a result of the excitation of its coil 52, while when the contactor is open, the metal part 70 connects the contacts 71 and short-circuits the resistor Ra ". This resistor is therefore placed in series with the resistance Ra as long as the contactor Cs is closed which reduces the intensity of the current in the locking circuit when its resistance is reduced due to the closing of all the switches <I> c 'd' e '<B> f </B>. </I>
The acceleration relay for direct current shown in fig. 3 comprises a frame 11 in cast iron, in a <B> U </B> shape or any other suitable shape, fixed directly to the table by screws 12, and in the upper branch of which is screwed a fixed core 13, in magnetic metal, the lower end of which penetrates into a cylindrical recess provided in the lower branch of the frame so as to leave a certain fixed air gap, and comes flush with the base of said frame. The core 13 carries a solenoid 14 through which the main current flows.
At the upper part, it widens bridge- fixing a steel bell 15 containing a coil 16, said locking, provided with a winding of fine wire whose ends are shown at 16 '.
The part of the core between the two coils 14 and 16 is hollowed out and bored to a diameter equal to the internal diameter of the coil 16. In the housing thus formed fits a thin brass tube 17, in which can move a magnetic metal core 18, integral with a brass rod 19 which passes right through the core 13 and the cover 15 through two non-magnetic metal rings or sleeves 20-21, serving as a guide at each end . A non-magnetic metal washer 22 is interposed between the cover and the core 18, to avoid any risk of sticking.
On the brass rod 19 is gou plundered a threaded brass sleeve 23 on which can move a movable armature 24 of magnetic metal, the height of which is adjusted so as to leave between it and the underside of the frame 11 a clear air gap. mine; the position of this armature is ensured by a brake 25. Below the threaded sleeve 23 the rod 19 finally carries a contact disc 26 which at rest bears on two fixed contacts 27, forming part of the operating circuit. The disc 26 is isolated from the rod 19.
As explained above, coil 16 is supplied by a special locking circuit which, in the present case, is independent of the manipulator. All the locking coils 16 are in circuit with an additional resistance Raetexcited when, at the start of the operation, all the contactors are on. open. They are successively short-circuited in an order determined by the closing of the contactors, which cancels their action. It is obvious that one can obtain the same result without ceasing to remain within the limits of the invention, by cutting their circuit instead of bypassing them.
The proposed device is applicable in all respects to the case of alternating current, with the only modifications of detail required by the nature of the current, both as regards the number of phases of the main circuit and as regards the construction. contactors and the acceleration relay in order to avoid excessive heating of their components.