Dispositif de démarrage pour moteurs électriques. Au brevet principal n <B>100795</B> e date du 20 janvier 1922, est décrit un dispositif pour le démarrage de moteurs électriques au moyen de contacteurs dont la manoeuvre est con trôlée par des relais d'accélération mécanique ment indépendants desdits contacteurs et comportant 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'or ganes en liaison mécanique avec les contac teurs;
les enroulements des bobines de ver rouillage sont en fil fin et montés en série dans un circuit de verrouillage distinct du circuit de manoeuvre et contenant, aussi en série, au moins un relais à minima, ces deux circuits pouvant être alimentés indépendam ment 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.
Dans chaque relais d'accélération, les cir cuits magnétiques sur lesquels agissent les deux enroulements peuvent être disposés les uns par rapport aux autres d'une manière quelconque, pourvu que leurs armatures soient solidaires.
La présente invention a pour objet un dispositif de démarrage pour moteurs élec triques au moyen de contacteurs et de relais d'accélération, ces derniers comportant une bobine série dite de réglage et une bobine à fil fin dite de verrouillage, suivant le bre vet principal, et dans lequel les relais d'accé lération ont des formes et des dimensions telles que l'effort exercé sur l'armature par la bobine de verrouillage suffise pour attirer et maintenir attiré l'ensemble de l'équipage mobile du relais sans le secours d'aucun autre dispositif.
Les dessins ci-annexés, à titre d'exemple, montrent l'objet de l'invention appliqué au démarrage de moteurs à inversion de marche, tantôt dans le cas d'un moteur à courant continu, tantôt dans le cas d'un moteur d'in duction triphasé à bagues; pour l'homme de l'art, il est évident que le système s'applique dans les mêmes conditions au cas de courant monophasé ou biphasé. De même les simpli fications à apporter aux schémas de montage pour des moteurs à marche dans un seul sens sont évidentes.
La fig. 1 est un schéma d'un dispositif de démarrage automatique suivant le brevet principal, au cas d'un moteur d'induction triphasé à bagues avec commande par mani pulateur; La fig.2 montre ce dispositif modifié suivant la présente addition, en substituant à la résistance additionnelle montée dans le circuit de verrouillage la résistance des en roulements des bobines des contacteurs de marche ou d'inversion; Les fig. 3 et 4 représentent, en coupe verticale et en élévation, un exemple d'exé cution du relais d'accélération à courants alternatifs suivant l'invention;
La fig. 5 montre le cas d'un moteur triphasé à bagues avec un dispositif de démarrage dans lequel la bobine de verrouillage de chaque relais d'accélération est montée en série avec la bobine de manoeuvre du contacteur précé dent dans l'ordre de fermeture et dans lequel les contacteurs opèrent eux-mêmes le ver rouillage et le déverrouillage des relais res pectifs; La fig. 6 illustre le même dispositif que la fig. 5, mais dans le cas du moteur shunt à courant continu;
La fig. 7 comporte, dans le cas du mo teur triphasé à bagues, l'excitation des bo bines de réglage des relais d'accélération pour un courant proportionnel au courant stato- rique du moteur et le shuntage des contacts auxiliaires des relais par les contacteurs, en vue de supprimer les vibrations des relais en fin de démarrage et les battements des con tacteurs en cas de pointes de courant.
La commande du moteur s'effectue ici par des boutons poussoirs; La fig. 8 montre un autre mode de ver rouillage électrique des contacteurs et des relais entre eux pour assurer la fermeture des contacteurs dans l'ordre voulu; le système est représenté, à titre d'exemple, dans le cas du moteur triphasé à bagues à commande par boutons poussoirs et l'alimentation des bobines de verrouillage et des bobines de réglage des relais d'accélération se fait ici encore par un courant proportionnel au cou rant du stator du moteur.
Dans toutes ces -figures, le circuit princi pal est indiqué en traits forts, les circuits de contrôle, se subdivisant en circuits de commande, de manoeuvre et de verrouillage, sont en traits fins. Les contacteurs intercalés sur le courant principal entre l'interrupteur général et le moteur seront appelés contac teurs de marche et aussi contacteurs d'inver sion dans le cas de moteurs à marche réver sible.
Les contacteurs servant à mettre pro gressivement en court-circuit les résistances de démarrage sont dits contacteurs de dé marrage et à chacun d'eux est associé un relais d'accélération, comme il a été dit au brevet principal et désigné par le même in dice; ainsi le relais<I>Rai</I> correspond au con tacteur de démarrage Cdi <I>;</I> le relais<I>Rat</I> au contacteur CV= et ainsi de suite.
Les contacteurs de marche ou d'inversion, de même que ceux de démarrage, sont du type shunt, c'est-à-dire à une seule bobine de ma- naeuvre en fil fin; ils sont représentés sché matiquement par leurs contacts principaux, leur bobine de soufflage magnétique en série avec lesdits contacts principaux, leur bobine de manoeuvre et leurs interrupteurs auxiliaires (contacts auxiliaires), en nombre variable suivant le cas.
Ces interrupteurs auxiliaires sont ici sans exception du type à ouverture, c'est à-dire que leurs contacts sont séparés lorsque le contacteur est ouvert, mais sont, lorsque le contacteur est fermé, reliés métal- liquement entre eux par une pièce de contact, généralement en forme de disque, solidaire de l'armature mobile du contacteur, mais isolée électriquement de ladite armature. Le sens de rotation de l'organe mobile des contac teurs est donc indifférent cri soi pour la com préhension des schémas.
Dans le cas du courant triphasé, les con tacteurs de démarrage employés sont généra lement du type bipolaire; les contacteurs de marche ou d'inversion sont bipolaires ou tri- polaires suivant que, dans la position d'arrêt, l'on peut ou non laisser l'une des phases du sta tor reliée à la ligne. La liaison mécanique des deux ou trois éléments des contacteurs est indiquée par les traits en tireté. Normale ment, on se contente de contacteurs bipolaires.
Le dispositif de démarrage de la fig. 1 est représenté et sera décrit ci-après pour faciliter la suite de l'exposé; il n'est autre en effet que celui qui a été décrit au brevet principal, appliqué au cas du courant triphasé et utili sant des relais d'accélération ayant des cons tantes magnétiques et électriques choisies de telle sorte que l'effort exercé sur l'armature par leur bobine à fil fin (bobine de verrouil lage) soit suffisant, non seulement pour main tenir attiré, mais aussi pour attirer l'ensem ble de l'équipage mobile du relais sans le secours d'aucun autre dispositif.
Suivant le brevet principal, cette bobine de verrouillage sera rendue inopérante au mo ment voulu en la fermant en court-circuit sur elle-même, comme il a été dit déjà et dans un autre but qui sera expliqué plus loin. A la fig. 1, le circuit principal partant des barres du tableau comporte un interrupteur principal<B>19,</B> puis sur chaque pôle un fusible F et sur deux des phases un relais à maxima RM, RJ1, destinés à protéger le moteur contre une augmentation inadmissible de l'in tensité.
L'un des relais RU est relié direc tement à l'une des bornes du stator du mo teur M, tandis que les deux autres phases se bifurquent de manière à traverser soit le contacteur d'inversion bipolaire Criai, soit le contacteur d'inversion bipolaire Cni2 suivant le sens de marche désiré. Après les contac teurs, les deux branches de chaque phase se relient, comme indiqué au dessin, pour aboutir respectivement aux deux autres bornes du stator du moteur.
Les balais du rotor sont reliés respecti vement aux phases de la résistance de dé marrage<I>R D;</I> les phases de cette résistance sont divisées en sections aux points marqués <I>D, L',</I> F, <I>Di, Fi,</I> Fi etc... de manière à pouvoir être mises graduellement en court- circuit par la fermeture des contacteurs de démarrage Cdi, Cd2, Cde etc... prévus ici comme contacteurs bipolaires et intercalés sur deux phases, tandis que la troisième phase ,aboutit à travers la bobine de réglage d'un relais à un point neutre commun aux trois phases.
Le circuit de contrôle qui peut être ali menté par une source indépendante, mais aussi comme la fig. 1 l'indique, par une dé rivation entre deux fils de ligne du réseau, est constitué comme il est dit au brevet prin cipal;
protégé par deux fusibles Fi, F2, il est subdivisé en deux circuits 1 Le circuit de manoeuvre des contac teurs, qui part du fusible F1 et alimente, d'une part, les bobines des contacteurs d'inver sion Cnii, Cn2, d'autre part, les bobines des contacteurs de démarrage Cdi, Cd2 etc... re liées par une de leurs extrémités aux tou ches c,<I>d, e, f,</I> du manipulateur à travers les contacts marqués respectivement des mê mes lettres sur les relais d'accélération<I>Rai,</I> Rat etc...
Ce circuit se ferme par la manceu- vre du manipulateur; en effet, la touche h de cet appareil est reliée à la borne h du relais à minima Rm; lorsque le relais Rin attire son armature, les deux bornes g et h du relais sont reliées métalliquement entre elles et à la phase médiane L2 du réseau à travers les contacts des deux relais à maxima RM.
2 Le circuit de verrouillage des relais, partant du fusible Fi à travers la résistance additionnelle Ri pour alimenter en série les bobines de verrouillage à fil fin des relais d'accélération<I>Rai, Rat,</I> etc... allant ensuite à la bobine du relais à minima Rni, reliée par sa borne h à la borne h du manipulateur, puis par la borne g du même manipulateur à la borne g du relais Rm, où le circuit de verrouillage rejoint le circuit de manoeuvre et se referme avec lui sur le fil de la phase médiane L2 du réseau au-delà de F2.
La bobine de verrouillage de chacun des relais d'accélération a ses deux extrémités reliées respectivement à deux contacts auxi liaires portés par le contacteur précédent dans l'ordre de démarrage ou de fermeture, ce qui permet à ce contacteur de la mettre en court- circuit lorsqu'il se ferme, quel que soit le sens de marche. Par exception, la bobine de verrouillage du premier relais d'accélération est reliée aux contacts auxiliaires de chacun des contacteurs d'inversion<I>Ont,</I> et Cya2, ou du contacteur de marche s'il s'agit d'un mo teur non réversible.
Outre le circuit de manoeuvre et le cir cuit de verrouillage, le dispositif comporte encore un troisième circuit à fil fin, qui sera désigné sous le nom de circuit de commande. Ce circuit branché dans la fig. 1, aux mêmes points que les précédents, comporte les bo bines de manoeuvre des contacteurs de mar che ou d'inversion, montées en parallèle et aboutissant respectivement aux deux touches 1 et 2 du manipulateur qui commandent la marche, soit avant, soit arrière.
Ce circuit est ouvert quand la manette du manipulateur est au zéro (arrêt); sur les positions de mar che dans les deux sens, il est fermé à travers l'un des segments correspondants du mani pulateur, qui sont reliés électriquement entre eux et avec les bornes g et h.
Le manipulateur Ma est représenté déve loppé dans sa position zéro ou d'arrêt, avec cinq positions pour marche avant (à gauche) et cinq pour la marche arrière (à droite).
Le fonctionnement est le suivant 1 Marche avant. L'interrupteur principal 1y étant supposé fermé, le courant s'établit dans le circuit de verrouillage à partir du fusible Fi, en traversant la résistance addi tionnelle Ri, les bobines à fil fin des relais d'accélération Rai, <I>Rat</I> etc...
le relais à mi nima<I>Raya,</I> les bornes h et g du manipulateur, la borne g du relais Rrn et les contacts des relais à maxima RIT1, le relais à minima R z attire son armature et court-circuite les cou- ducteurs allant aux bornes h et 9 du mani pulateur.
Lorsqu'on met le cylindre du manipula teur sur la position 1 A V, le courant de manoeuvre suit le parcours suivant: du fusible Ri, par la bobine shunt du contacteur d'in version Cmi, à la borne l du manipulateur, de là à sa borne h, puis à la borne h du relais Rin, et, par les contacts auxiliaires des relais Rrii et R < ll, à la deuxième phase du circuit principal après le fusible I'a.
Le contacteur Cuti se ferme et établit le courant sur le stator du moteur, qui démarre avec toutes les résistances<B>BD</B> dans le cir cuit du rotor. La fermeture de Liai a établi le courant dans la bobine série du premier relais d'accélération Rai (qui commande l'in terrupteur c) et a mis en même temps en court-circuit la bobine de verrouillage dudit relais. Par suite de l'accélération du moteur, la tension baisse entre les bagues dudit mo teur et comme conséquence, le courant dimi nue dans la résistance de démarrage ainsi que dans la bobine série du relais Rai jusqu'à la valeur minimum assignée par le réglage de celui-ci.
Dès lors son armature retombe et ferme l'interrupteur en c. Si à ce moment on amène le manipulateur sur la position 2, le courant de manoeuvre traverse le contacteur Cdi et le ferme, mettant ainsi en court-circuit la section DDi-I Ti-M i de la résistance de démarrage, ce qui détermine un à-coup de courant et marque le début d'une nouvelle période d'accélération du moteur.
La fermeture du contacteur Cdi ayant d'autre part court-circuité la bobine shunt du deuxième relais Ptra2, lorsque la vitesse aura augmenté, l'armature de ce relais pourra re tomber et fermer l'interrupteur d; le courant de manoeuvre traversera donc le contacteur Cd2 dès que le manipulateur sera sur la po sition 3.
Le démarrage se poursuit ainsi jusqu'à ce que la fermeture du dernier contacteur M ait mis hors circuit la dernière section 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 AT'.
Pour arrêter le moteur, on ramène rapi dement le cylindre du manipulateur en arrière sur la position zéro; le courant de manoeuvre est coupé successivement dans les divers contacteurs de démarrage, ce qui les ouvre et remet progressivement en circuit les résis tances de démarrage, puis il est coupé dans le contacteur de marche avant Chai, ce qui coupe le courant du stator. L'ouverture des contacteurs remet en circuit également les bobines de verrouillage des relais, et ces der niers se retrouvent verrouillés à nouveau, le tout dans l'ordre inverse de celui qui a été observé .au démarrage.
Pour la marche arrière, on amène le cylin dre du manipulateur sur la position 1 AR; le courant de manoeuvre traverse alors la bobine shunt du contacteur d'inversion Cm2 ce qui inverse le sens du champ tournant créé dans le stator du moteur; en même temps, la bobine de verrouillage du relais d'accélération<I>Rai</I> se trouve court-circuitée par l'interrupteur auxi liaire de Cm2 <I>;</I> le relais<I>Rai</I> est ainsi déverrouillé et permet la fermeture du contacteur de démar rage Cdi, dès qu'on amène la manette du mani pulateur sur la position 2<I>AR,</I> pourvu toutefois que le moteur ait pris assez de vitesse pour que le courant du rotor soit retombé à la valeur minimum prévue.
Le démarrage se continuera dans ce sens de marche comme il a été expliqué plus haut pour la marche avant. L'arrêt s'obtient encore de la même manière que précédemment en ramenant rapi dement à zéro la manette du manipulateur.
Le démarrage s'effectue normalement; quelle que soit la façon dont on actionne la manette du manipulateur; ainsi le moteur étant en pleine marche dans un sens, on peut sans inconvénient ramener brusquement ladite manette à la dernière position de mar che inverse; l'opérateur ne peut que ralentir la cadence du démarrage en arrêtant plus ou moins longtemps sa manette sur les positions intermédiaires; il ne peut l'accélérer.
Le manipulateur peut naturellement se remplacer par un simple interrupteur à bouton d'arrêt et un de marche pour chaque sens, ou bien par tout autre organe analogue en usage dans les démarreurs automatiques, in terrupteurs de fin de course, interrupteurs à flotteur etc... comme il a été dit au brevet principal.
Comme il a été expliqué également, le fonctionnement du moteur est impossible si le circuit de verrouillage n'est pas en bon état.
Le dispositif représenté par le schéma de montage (fig.2) est une simplification du précédent, suggérée par le désir de supprimer la résistance additionnelle Ri, qui présente des difficultés de réalisation dans le cas du courant alternatif.
En effet, les bobines de verrouillage absor bent une tension relativement élevée pour un courant admissible dans le circuit de contrôle ou de man#uvre. On a donc été amené à connecter, suivant l'invention, également en série dans le circuit de verrouillage, la bo bine de manoeuvre du contacteur de marche ou d'inversion qui régit le sens de marche utilisé. Son impédance remplace dans ce cir cuit celle de la résistance additionnelle sup primée.
A la fig. 2, le circuit principal du stator et celui du rotor sont identiques à .ceux de la fig. 1. Le circuit de manoeuvre alimentant les contacteurs de démarrage part du fil de phase La à travers le fusible F2, se divise en deux branches parallèles comportant cha cune une coupure contrôlée par un interrup teur auxiliaire s'ouvrant et se fermant en même temps qu'un des contacteurs de marche ou d'inversion (représenté à droite de CWi et de Cn2 respectivement);
puis les deux bran ches se rejoignent pour se diviser comme dans le cas de la fig. 1 entre les bobines de manoeuvre des contacteurs de démarrage et arriver par les contacts auxiliaires<I>c, d, e, f</I> des relais d'accélération, aux bornes c,<I>d, e,</I> f du manipulateur. Lorsque la manette du manipulateur est sur l'une quelconque des positions de marche, le circuit se complète par les segments du cylindre, la borne h, du manipulateur, de là à la borne h et à la borne g du relais à minima Rm, enfin à travers les contacts auxiliaires des relais à maxima RM, et le fusible F2, sur la phase L2 du réseau.
La borne g du manipulateur est reliée à la borne<I>g</I> du relais à minima Rin, et l'extré mité de la bobine de ce relais opposée<I>à</I> h. est reliée au fusible Fi.
Le circuit de verrouillage va du fusible Fi à la bobine de verrouillage du relais Rai, traverse toutes les bobines de verrouillage en série, puis se confond avec le circuit de com mande, c'est-à-dire se bifurque pour alimenter les bobines de man#uvre des contacteurs de marche ou d'inversion Cni, Cnas et de là par les touches 1 et 2 du manipulateur, se ferme par la touche )a sur la phase L2 du réseau à travers F2 dès que le manipulateur est sur l'une des positions de marche.
La résistance de la bobine du contacteur de marche actionné est donc substituée, dans le circuit de ver rouillage, à la résistance additionnelle R de la fig. 1.
Comme dans le cas de la fig. 1, chaque contacteur de démarrage court-circuite, en se fermant, la bobine de verrouillage du re lais suivant dans l'ordre de fermeture; celle du premier relais Rai est, ici encore, court- circuitée par le contacteur de marche ou d'inversion qui régit le sens de marche con sidéré.
Le dispositif fonctionne comme suit: L'interrupteur général ly étant fermé, les circuits principaux et de contrôle ne sont parcourus tout d'abord par aucun courant, jusqu'à ce qu'on man#uvre le manipulateur. Cependant, le relais à minima se trouve en circuit par les bornes g et la du manipulateur et met en contact ses deux bornes g et h. Supposons que l'on amène la manette du manipulateur sur la position 1 A V. Le cou rant s'établit aussitôt dans le circuit de com mande et de verrouillage, les touches l et h du manipulateur étant reliées alors par le cylindre.
Toutes les bobines de verrouillage des relais d'accélération reçoivent du courant en même temps que la bobine de man#uvre du contacteur d'inversion Cnai; les relais coupent le circuit de man#uvre en c,<I>d, e, f,</I> empêchant ainsi la fermeture des contacteurs de démarrage, tandis que le contacteur Crni se ferme et établit, d'une part, le courant sur le moteur, et que, d'autre part, il ferme ses deux interrupteurs auxiliaires.
Le moteur dé marre, en même temps la bobine de verrouil lage de Rai est court-circuitée et le circuit de manoeuvre se trouve rétabli aux contacts auxiliaires de droite du contacteur Cmi. Dès que l'à-coup de courant a cessé l'armature de relais Rai retombe et ferme en c, le cir cuit de manoeuvre. Le contacteur de démar rage Mi peut donc être excité dès que la manette du manipulateur est amenée sur la position 2;
à ce moment, il se ferme et met en court-circuit les sections DDi, EEi, FF, de la résistance de démarrage, en même temps qu'il déverrouille le relais suivant,<I>Rat.</I> L'armature de celui-ci ne retombe que lorsque l'à-coup de courant produit à la fermeture de Mi a cessé et que le moteur a de nou veau accéléré son allure. Le démarrage se poursuit ainsi jusqu'à la mise cri court-circuit complète de<I>RD</I> par la fermeture du contac teur de Cd4.
Toutes les observations faites dans le cas de la fig. 1 pour l'arrêt, la marche arrière, la possibilité d'intervention de l'opérateur, sont valables également dans celui de la fig. 2.
Dans ce dernier cas, toutefois, lorsqu'il faut prévoir la possibilité du réglage de la vitesse, il y a lieu de mettre en parallèle avec les bobines des contacteurs d'inversion une résistance auxiliaire ayant pour but de maintenir dans les bobines de verrouillage le courant nécessaire à l'attraction sur toutes les positions du manipulateur.
Dans les deux cas, l'élimination des bo bines de verrouillage se fait par court- circuitage de ces bobines.
Les fig. 3 et 4 montrent un exemple d'exé cution du relais d'accélération à courant alter natif. Il comporte un bâti en fonte 11 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 inférieure passe dans un évide ment 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 par couru par le courant principal ou par un courant proportionnel au courant principal.
A la partie supérieure, il s'évase pour la fixation d'une chambre fermée 15 en acier ou en fonte, contenant une bobine 16 dite de verrouillage, munie d'un enroulement en fil fin dont les extrémités sont représentées en 16'. Cet en roulement est calculé de telle sorte que l'ac tion de la bobine 16 soit suffisante à elle seule non seulement pour maintenir attiré, mais aussi pour attirer l'ensemble du système mobile sans le secours d'aucun dispositif mécanique ou autre. La partie du noyau com prise entre les bobines 14 et 18 est évidée et alésée à un diamètre égal au diamètre intérieur de la bobine.
Dans le logement ainsi formé vient s'adapter un tube mince en laiton ou en cuivre 17, dans lequel peut se déplacer un noyau 18 en métal magné tique solidaire d'une tige de laiton 19 qui traverse de part en part le noyau 13 et le couvercle à travers deux bagues ou fourrures 20, 21 en métal non magnétique, servant de guidage à chaque extrémité.
Une bague 22 en métal non magnétique est interposée entre le couvercle et le noyau 18 pour éviter tout risque de collage et assurer le retard au déclenchement.
Sur la tige de laiton 19 se trouve gou pillé un manchon -fileté 23 en laiton, sur lequel peut se déplacer une armature mobile en métal magnétique, dont la hauteur se règle de manière à laisser entre elle et la face intérieure du bâti 11, un entrefer déter miné. La position de cette armature est as surée par un frein 25.
Au-dessous du manchon fileté 23, la tige 19 passe entre les branches d'un levier coudé 26 portant un ressort 27 destiné à amortir les vibrations. Une bague d'arrêt 28 goupillée sur la tige 19 assure l'entraînement du levier 26.
Ce levier, articulé sur la chape 29, porte sur sa branche inférieure un disque en char bon 30, isolé dudit levier.
L'entraînement du disque 30 vers les contacts fixes 31, également en charbon, se <B>7</B> fait au moyen d'un ressort en hélice 32. Ce ressort a pour fonction d'éviter toute rupture de contact du fait des vibrations et des chocs dus aux appareils, contacteurs et relais montés sur la même charpente.
Toutes les parties métalliques traversées par le flux sont convenablement divisées pour éviter l'échauffement<B>dû</B> aux courants para sites. La bague de laiton 22 toutefois n'est pas fendue.
Les dispositifs décrits précédemment pré sentent en commun cette particularité que la bobine de verrouillage du premier relais d'accélération se trouve mise en circuit et hors circuit par le jeu des contacteurs de marche ou d'inversion. Or, on peut considérer ces derniers comme précédant le premier contacteur de démarrage dans l'ordre de fer meture. On en arrive donc logiquement à appliquer le même principe à tous les autres relais d'accélération.
La fig. 5 montre la réalisation d'un tel dispositif; la bobine de verrouillage de cha que relais d*accélération se monte en série avec la bobine de manoeuvre du contacteur précédent dans l'ordre de fermeture (par exemple la bobine de verrouillage de Rat en série avec la bobine de manoeuvre du con tacteur Cdi et ainsi de suite en considérant comme tels les contacteurs de marche ou d'inversion et tous les contacteurs, sauf le dernier, sont munis de contacts auxiliaires à l'aide desquels ils opèrent eux-mêmes le ver rouillage et le déverrouillage des relais res pectifs.
On sait que dans un électro-aimant quel conque à courant alternatif, comme en géné ral dans tout circuit magnétique à entrefer variable et excité par du courant alternatif, le courant dans la bobine varie en raison directe de l'entrefer; il est maximum au début de l'attraction et retombe à la fin de l'opération à une faible fraction de sa valeur primitive, fraction qui dans les contacteurs uti lisés est d'environ un huitième. Les relais d'ac célération employés étant à faible course et leur armature n'ayant qu'une faible inertie, on a songé à utiliser ici la pointe de courant qui se produit au début de l'enclenchement des contacteurs pour réaliser dans les relais une attraction rapide de l'armature.
Les contac teurs opèrent dès lors, comme il est dit plus haut, eux-mêmes le verrouillage et le déver rouillage des relais d'accélération respectifs en utilisant la pointe de courant qui se pro duit au début de l'enclenchement desdits contacteurs, pour réaliser dans les relais une attraction rapide de l'armature.
A la fig.5, les contacteurs d'inversion sont tripolaires, ceux de démarrage sont bi polaires; chacun n'a qu'une bobine de ma- noeuvre. Les contacteurs d'inversion ont cha cun un interrupteur auxiliaire pouvant court circuiter la bobine de verrouillage du premier relais d'accélération Rai; tous les contacteurs de démarrage, sauf le dernier Cd3, ont deux interrupteurs auxiliaires solidaires, isolés entre eux et isolés du contacteur; ils sont repré sentés superposés:
celui du haut du contac teur Cdi, par exemple, court-circuite en se fermant la bobine de verrouillage du relais <I>Rat</I> et ainsi de suite, celui du bas permet, en se fermant, l'alimentation du contacteur suivant dans l'ordre de fermeture; le dernier contacteur Cds ne comporte aucun interrup teur auxiliaire. Le manipulateur est indiqué schématique ment par ses différentes bornes, qui peuvent être reliées diversement si l'on fait tourner au moyen de la manette la pièce métallique en forme de secteur qui est montée concen- triquement aux bornes.
Il comporte une po sition d'arrêt, et, pour chaque sens de mar che, deux positions de travail, qui sont mon trées à part au bas de la figure; dans toutes les positions que peut prendre la manette, la borne h. du manipulateur reste en contact avec le secteur métallique.
Les circuits de contrôle sont branchés entre les phases L2 et La, commandés par un interrupteur bipolaire la et protégés par deux fusibles Fi<I>F2.</I>
Le circuit de manoeuvre part du fusible Fi et comporte des dérivations alimentant les bobines de manoeuvre des contacteurs de démarrage et portant chacune deux coupures: ainsi la dérivation alimentant Cds passe par l'interrupteur auxiliaire du relais d'accéléra tion<I>Ras</I> et l'interrupteur auxiliaire inferieur du contacteur précédent Ca'2; toutes ces déri vations sont réunies à une même borne 2# du manipulateur.
Le circuit de verrouillage se greffe sur le circuit de manoeuvre après le fusible Fi, traverse la bobine de verrouillage du premier relais d'accélération Rai et se bifurque pour alimenter les contacteurs de marche ou d'inversion, l'une des branches aboutissant par Cuti à la borne p, l'autre par C 22 à la borne q du manipulateur.
Le relais à minima Rm. est monté comme dans la fig. 2 entre les phases L2 et Ls du réseau, ses bornes y et h étant reliées res pectivement aux bornes du même nom du manipulateur, qui sont reliées à l'arrêt comme dans les exemples précédents.
Le fonctionnement est le suivant Les interrupteurs ly et la étant fermés et le manipulateur à la position "arrêt4', le relais à minima se trouve relié aux fils L:: et Ls à travers les contacts g et h. du ma nipulateur et les contacts auxiliaires fermés des deux relais à maxima RIZ; il est donc excité; il attire son armature et met en communication ses bornes g et h..
Si l'on amène alors le manipulateur sur la position lavant, on relie par le secteur métallique les bornes j) et h du manipulateur, tandis que la liaison entre ces secteurs et la borne g se trouve interrompue.
Le circuit commun de commande et de verrouillage est établi à travers la bobine de verrouillage du premier relais d'accélération Rai, la bobine de manoeuvre du contacteur de marche avant Cirii, le contact p, le secteur et le contact h. du manipulateur, les contacts h et y du relais à minirna et ceux des relais à maxima;
dès lors le contacteur Ciiti se ferme, établit le courant sur le stator du moteur; ce dernier démarre.<B>En</B> mème temps qu'il s'est fermé, le contacteur C ti <I>a</I> fermé son interrupteur auxiliaire et déverrouillé le premier relais d'accélération Rai en mettant en court-circuit sa bobine de verrouillage;. il a ainsi préparé, sans l'obliger, le fonctionnement du contac teur de démarrage<B>Mi.</B> D'autre part, là-coup de courant dans le rotor a fait soulever les armatures des relais d'accélération et coupé ainsi le circuit des bobines de manoeuvre des contacteurs de démarrage.
Dès que le courant dans le rotor est revenu à la valeur minima prévue, le relais Rai retombe et ferme la coupure prévue entre ses contacts auxiliaires, préparant le passage du courant dans la bo bine du contacteur de démarrage Cdi et dans la bobine de verrouillage du relais d'accélé ration Rat.
Les choses restent en l'état jus qu'à ce que l'opérateur ait amené la manette du manipulateur sur la position 2-avarrt. Cette manaeuvre relie les plots p et h. du manipu lateur à son plot 7 ; le circuit de man#uvre du contacteur Cdi se trouve complété par la liaison h-h; la bobine de verrouillage de <I>Rat</I> est excitée, ce relais est momentanément verrouillé;
mais le contacteur Cdi se ferme aussitôt, met en court-circuit la première section des résistances de démarrage<I>RD,</I> ce qui détermine un nouvel à-coup de courant, mais ferme d'autre part en même temps ses deux interrupteurs auxiliaires, dont l'un dé verrouille le relais<I>Rat</I> en court-circuitant sa. bobine de verrouillage, tandis que l'autre ferme la coupure correspondante du circuit de manoeuvre du contacteur Cd2. Le relais Rat retombe graduellement à mesure que le moteur s'accélère et dès que l'intensité dans le rotor est revenue à la valeur minimum prévue, il ferme la deuxième coupure du même circuit.
Comme le manipulateur reste sur la position 2, le contacteur de démarrage Cd2 se ferme à son tour; à partir de ce mo ment, le démarrage se poursuit automatique ment jusqu'à la fermeture du dernier contac teur Cds, qui met cri court-circuit la dernière section des résistances de démarrage.
Après ce qui précède, il paraît superflu de s'étendre davantage sur le fonctionnement du dispositif pour l'arrêt du moteur et la marche arrière; dans cette dernière, le point p du manipulateur est remplacé par le point q, ce qui permet la fermeture du contacteur de marche arrière Gna2 dès que la manette est amenée sur la position 1 arrière.
Le démarrage serait entièrement automa tique et s'opérerait à une allure indépendante de l'opérateur dans le cas où l'on amènerait d'un seul coup la manette de la position arrêt à la position 2 avant ou arrière; il en est de même de l'inversion de marche si l'on passe brusquement de la position, 2 avant à la position 2 arrière ou vice-versa.
L'opérateur conserve seulement la faculté de rester ou de revenir sur la première po sition de marche avant ou arrière et de re tarder le démarrage, une seule section des résistances de démarrage étant mise en court- circuit par le contacteur Cdi.
Le dispositif qui vient d'être décrit pour les moteurs à courant triphasé s'applique également et sans difficulté aux moteurs à courant continu; pour un moteur shunt, par exemple, on obtient le schéma de la fig. 6, où les contacteurs d'inversion sont bipolaires et les contacteurs de démarrage unipolaires;
chacun d'eux n'a qu'une seule bobine de manoeuvre. Le circuit principal partant de , la barre du tableau, comporte un interrupteur bi polaire Ig puis successivement un fusible F et Lui relais à maxima RIVI protégeait le mo teur contre une augmentation de courant inad missible; ensuite il se bifurque en vue de permettre la marche du moteur dans les deux sens :
ainsi le contacteur bipolaire Crni étant supposé fermé, par exemple, le circuit s'établit par la, moitié gauche dudit contac teur, la borne P du moteur, puis sa borne N, la moitié droite du contacteur; tandis que si c'est le contacteur d'inversion CW2 qui est fermé, le circuit comprend la moitié gauche du contacteur Cnu, la borne N du moteur, puis sa borne P et la moitié droite de Crn2;
les deux branches se rejoignent ensuite, après quoi le circuit comprend les résistances de dé marrage<I>RD</I> et les bobines série (ou de ré glage) des relais d'accélération et retourne à l'autre pôle du réseau à travers ni, second relais à maxima<I>RH</I> et un second fusible F. Chaque section de la résistance de dé marrage<B>BD</B> peut être court-circuitée par un contacteur M <I>...</I> Cd4 qui relie l'extrémité amont de cette section à la borne d'aval de la bobine série du relais d'accélération correspondant.
E est l'enroulement de champ en dérivation du moteur, qui est branché avant les contac teurs de marche, le champ devant être excité avant que l'induit ne reçoive du courant. RP est la résistance de protection bien connue de l'enroulement de champ.
Les circuits de contrôle sont supposés ici alimentés par une source de courant indé pendante; ils sont commandés par l'inter rupteur bipolaire<I>Ta</I> et protégés par des fu sibles Pi Fz; le montage de ces circuits de contrôle est identiquement le môme que dans le cas de la fig. 5.
Chaque contacteur d'in version est pourvu d'un interrupteur auxiliaire pouvant court-circuiter la bobine de verrouil lage du premier relais d'accélération Pa;1 ; tous les contacteurs de démarrage, sauf le dernier M<I>,</I> possèdent deux interrupteurs auxiliaires solidaires, isolés entre eux et isolés du contacteur; ils sont représentés superpo sés: celui du haut du contacteur Cdi par exemple- court-circuite, en se fermant, la bobine de verrouillage du relais<I>Ras</I> et ainsi de suite; celui du bas permet, en se fer- rnant, l'alimentation du contacteur suivant dans l'ordre de fermeture. Le dernier contac teur Cd4 ne comporte aucun interrupteur auxi liaire.
Le manipulateur Ald est indiqué schéma tiquement par ses différentes bornes, qui peu vent être reliées diversement si l'on fait tourner au moyen de la manette la pièce métallique en forme de secteur qui est montée concen- triquement aux bornes. Il comporte une posi tion d'arrêt et, pour chaque sens de marche, deux positions de travail, qui sont montrées à part au bas de la figure; dans toutes les posi tions que peut prendre la, manette, la borne h du manipulateur reste en contact avec le secteur métallique.
Le circuit de manmuvre part du fusible Fi; il comporte des dérivations alimentant les bobines de manoeuvre des contacteurs de démarrage et comportant chacune deux cou pures: ainsi la dérivation alimentant Cclr passe par l'interrupteur auxiliaire du relais d'accélération Rfti et l'interrupteur auxiliaire inférieur du contacteur précédent Cds; toutes ces dérivations sont reliées à une même borne r du manipulateur.
Le circuit de verrouillage se greffe sur le circuit de manoeuvre après le fusible Fi, tra verse la bobine de verrouillage du premier relais d'accélération Pirr, et se bifurque pour alimenter les contacteurs de marche ou d'in version, l'une des branches aboutissant par Crrtr à la borne p, l'autre par Crrz2 à la borne q du manipulateur.
Le relais à minima est monté comme précédemment entre les deux pôles de la source qui alimente les circuits de contrôle, ses bornes g et h. étant reliées respectivement aux bornes de même nom du manipulateur, qui sont reliées à l'arrêt comme dans les exemples précédents.
Les exemples donnés à propos de la fig. 5 permettent de comprendre sans aucune diffi culté le fonctionnement du dispositif.
Dans tous les dispositifs à courant alter natif décrits précédemment, les bobines série des relais d'accélération sont alimentées d'une façon générale par le courant du rotor du moteur. Or on sait que la fréquence de ce courant varie avec la vitesse du moteur; il cri résulte qu'à la fin du démarrage, où le glissement est devenu très faible, ces bobines travaillent avec des fréquences tout à fait basses, de sorte que la bobine série du der nier relais soumise à ce courant imprime à l'armature de ce relais des vibrations très accentuées et gênantes.
On supprime ces vi brations cri alimentant les bobines série (aussi appelées bobines (le réglage) des relais par un courant proportionnel au courant du stator et obtenu par l'intermédiaire' d'un transfor mateur d'intensité, à moins que l'intensité et la tension du stator e permettent l'alirrien- tation directe.
D'autre part, comme les bobines de ré glage des relais d'accélération restent constam- ment en circuit, leur effort d'attraction est soumis à toutes les fluctuations du courant principal, de sorte due s'il se produit des pointes de courant les relais peuvent couper intempestivement le circuit des bobines de manoeuvre des contacteurs de démarrage et occasionner ainsi des battements, c'est-à-dire des successions d'ouvertures et de fermetures desdits contacteurs.
Cet inconvénient s'évite en dotant chacun des contacteurs de démar rage d'un interrupteur auxiliaire supplémen- mentaire monté de manière à pouvoir shunter les contacts auxiliaires du relais correspon dant et à annuler ainsi l'action du relais une fois le contacteur fermé.
Les fig. 7 et 8 s'appliquent à un démar rage automatique à commande par interrup teurs à bouton poussoir, mais il reste entendu que le dispositif convient au même titre pour les démarrages semi-automatiques tels que celui de la fig. 5.
La fig. 7 montre un montage destiné à supprimer les vibrations des relais d'accélé ration en fin de démarrage, ainsi que les battements des contacteurs lorsqu'il se pro duit des pointes de courant au moteur.
Les contacteurs de marche ou d'inversion, de même que les contacteurs de démarrage, sont montés comme à la fig. 5, avec cette seule différence que les bobines série ou de réglage des relais d'accélération sont alimen tées en série, soit par le courant total d'une phase Ls du stator, soit par une fraction de ce courant, obtenue généralement par l'inter médiaire d'un transformateur d'intensité. Ce transformateur, figuré en pointillé, à la fig. 7, devient indispensable dans le cas de moteurs alimentés par du courant à haute tension ou à forte intensité.
Les bobines de réglage des relais étant toujours ainsi alimentées à la fréquence même du réseau, on n'observe plus de vibrations gênantes.
Le circuit commun de commande et de verrouillage part, ainsi que le circuit de ma- nceuvre, du fil de ligne L2, traverse en série les bobines de verrouillage des relais d'accé lération<I>Ras, Rat,</I> Rai, puis se bifurque à travers les bobines de man#uvre des contac teurs Cni, Cni2;
la branche alimentant Cini aboutit à la borne inférieure du bouton de marche B2, la branche alimentant<I>Cm</I> aboutit à la borne inférieure du bouton de marche en sens inverse Bs, les bornes supérieures de ces deux boutons sont reliées entre elles et au fil de ligne In à travers trois coupures en série, commandées l'une par un bouton d'arrêt Bi, les autres par chacune un relais à maxima RZVI. On peut évidemment dis poser autant de boutons d'arrêt et de marche qu'on le désire, en ayant soin de monter tous les boutons d'arrêt en série,
les boutons de marche avant en parallèle entre eux et les boutons de marche arrière également en parallèle entre eux. Chaque contacteur d'in version est muni de deux interrupteurs auxi liaires représentés superposés. Les deux in terrupteurs inférieurs sont montés en paral lèle et, comme dans les dispositifs précédem ment décrits, servent à mettre en court-circuit la bobine de verrouillage du premier relais d'accélération Rai lorsque l'un des contacteurs Cnii ou Cm2 se ferme;
les deux interrupteurs supérieurs sont montés respectivement en parallèle avec les boutons de marche avant et arrière, de manière que ces boutons soient shuntés par le contacteur correspondant en même sens de marche, lorsque ledit contac teur s'est fermé et que l'opérateur a cessé d'appuyer sur le bouton. Ce système de com mande est bien connu.
Il est à remarquer que les bobines de verrouillage des relais, au lieu d'être asso ciées, comme il vient d'être dit, en série entre elles et avec les bobines de man#uvre des contacteurs de marche ou d'inversion pourraient tout aussi bien se brancher d'après 1 a fig. 5.
Le circuit de manmuvre des contacteurs de démarrage part du fil de ligne L2, traverse les bobines de manmuvre des contacteurs Cdi, Cd2, Cds, montées et., parallèle, chaque dérivation présentant une coupure aux con tacts auxiliaires du relais d'accélération cor respondant et se ferme sur le fil de ligne Li. Chaque contacteur de démarrage comporte un interrupteur auxiliaire branché de part et d'autre de la coupure de son circuit de ma- nceuvre, de sorte qu'en se fermant, le contac teur shunte les contacts de son relais d'accé lération et annule ainsi l'action de ce relais.
De cette manière, on empêche, comme il a été dit au début, les battements des contac teurs en cas de pointes de courant faisant jouer imtempestivement les relais.
Tous les contacteurs de démarrage, sauf le dernier (Cda), portent un deuxième inter rupteur auxiliaire qui sert pour chacun d'eux à court-circuiter, comme précédemment expli qué, la bobine de verrouillage du relais d'ac célération suivant dans l'ordre de fermeture.
Le fonctionnement du dispositif se com prend sans peine L'interrupteur général étant préalablement fermé, supposons que l'on appuie sur le bou ton de marche avant Bz; un courant s'éta blit à partir du fusible Fil à travers les bobines de verrouillage Ras, Ras, Rai, la bobine de manoeuvre Cmi, l'interrupteur Ba, le bouton d'arrêt Bi et les contacts auxiliaires des relais à maxima RÎII, pour se fermer la ligne Li. Les relais d'accélération attirent leur armature et sont ainsi verrouillés, aucun courant ne peut traverser les bobines des contacteurs de démarrage.
La bobine de contacteur Cuti étant excitée, ce contacteur se ferme et ferme en même temps ses interrupteurs auxiliaires, dont l'un (celui du dessus) shunte le bouton de marche Bz, qu'on peut dés lors abandonner, tandis que l'autre (celui de dessous) court-circuite la bobine de verrouillage du premier relais d'ac célération<I>Rai</I> et le déverrouille. Le moteur, recevant du courant, démarre avec toutes les résistances<B>BD</B> dans le circuit du rotor.
L'à-coup de courant passé, la bobine de ré glage du relais<I>Rai,</I> faiblit et finit par fermer son interrupteur auxiliaire; le courant de manceuvre s'établit alors de I'i à travers la bobine de manceuvre du contacteur de dé marrage C(li et les contacts auxiliaires de Rai, pour se refermer sur la ligne Li.
Le contact Cdi se ferme, met eu court-circuit la première section des résistances de démar- rage; en même temps, par son interrupteur auxiliaire supérieur, il shunte les contacts auxiliaires du relais Rai, dont l'action N,e trouve ainsi annulée pour le cas d'une pointe accidentelle de courant, et par son interrup teur auxiliaire inférieur,
il court-circuite la bobine de verrouillage du relais suivant Raz. L'armature de ce dernier ne reste donc plus que sous l'influence du courant statorique ou du courant proportionnel traversant sa bobine de réglage. Quand le courant est de nouveau revenu à sa valeur minimum, l'armature Ras retombe, et établit le courant sur la bobine de manceuvre du contacteur CDz, qui se ferme,
et le démarrage continue ainsi jusqu'à ce que le dernire contacteur Cdr en se fer rnant, ait mis en court-circuit les résistances <I>RD</I> et shunté les contacts du relais Ra:@.
Pour arrêter le moteur, on appuie sur le bouton B,; le circuit de commande et (le verrouillage étant coupé, le contacteur de mar che Cnii s'ouvre, les contacteurs de démarrage s'ouvrent et remettent successivement en cir cuit les sections de la résistance de démar rage. Le moteur ne recevant plus de courant s'arrête et tout est prêt pour un nouveau démarrage.
La marche arrière s'obtient en appuyant sur le bouton Bs, ce qui permet l'alimenta tion du contacteur de marche<I>Cruz.</I> 1i part ce détail, tout se passe exactement comme il vient d'être dit pour la marche avant.
Dans tous les montages proposés dans ce qui précède ainsi que dans le brevet principal, il est possible de supprimer les battements des contacteurs, lorsqu'il se produit des pointes de courant susceptibles de faire jouer intem pestivement les relais d'accélération.
A. cet effet, on alimente aussi bien les bobines de réglage des relais d'accélération, que leurs bobines de verrouillage, à l'exception de la bobine de verrouillage du premier relais, par le courant secondaire d'un transformateur d'intensité dont le primaire est intercalé en série dans une phase du courant principal et en verrouillant électriquement entre eux les contacteurs et les relais de telle sorte qu'un relais ne puisse permettre l'alimentation de la bobine de manoeuvre de son contacteur, tant que l'armature du relais précédent n'est pas retombée.
La fig. 8 montre un autre montage que l'on peut adopter appliqué au cas du courant alter natif, à titre d'exemple. Le circuit du stator et celui du rotor sont disposés identiquement comme dans le cas de la fig. 7. Le circuit de manoeuvre des contacteurs de démarrage est branché également de la même manière entre les lignes L2 et Li, mais toutefois avec montage en série des contacts des relais et sans. shuntage desdits contacts. Le circuit de commande des contacteurs de marche ou d'in version est le même qu'à la fig. 7, avec cette seule différence qu'il ne contient en série avec ces contacteurs que la seule bobine de verrouillage du premier relais d'accélération <I>Rai.</I>
Par contre, toutes les bobines des relais, à l'exception de la bobine de verrouillage du premier, sont montées en série et d'une ma nière alternée, c'est-à-dire dans l'ordre sui vant: bobine de réglage de<I>Rai,</I> bobine de verrouillage de<I>Ras,</I> bobine de réglage de <I>Rat,</I> bobine de verrouillage de<I>Ras,</I> etc... en terminant par la bobine de réglage du der nier relais. Ce circuit est alimenté par un courant de faible intensité, proportionnel au courant principal absorbé par le moteur. Dans le cas du courant alternatif, ce courant sera obligatoirement pris au secondaire d'un trans formateur d'intensité dont le primaire sera intercalé sur une phase du stator; dans le cas du courant continu, ce courant de faible intensité sera emprunté à un shunt intercalé sur le circuit principal du moteur.
Comme il a été dit plus haut, les contacts auxiliaires des relais sont montés en série.
Les contacteurs et les relais sont dès lors verrouillés entre eux électriquement et cela sans nécessiter de contacts supplémen taires sur les contacteurs; ainsi il faut obli gatoirement que l'armature du premier relais soit retombée pour que le deuxième relais puisse alimenter son contacteur et ainsi de suite. La bobine de verrouillage du premier relais d'accélération est court-circuitée par l'un ou l'autre des contacteurs d'inversion suivant le sens de marche choisi. L'inter rupteur auxiliaire du contacteur Cdi court circuite la bobine de réglage du premier re lais et la bobine de verrouillage du deuxième.
Le contact auxiliaire du contacteur Cds court- circuite la bobine de réglage du deuxième relais et la bobine de verrouillage du troi sième. Le contact auxiliaire du dernier con tacteur de démarrage Cda court-circuite la bobine de réglage du dernier relais.
L'interrupteur général étant fermé, sup posons qu'on appuie sur le bouton de marche avant Bs. Un courant s'établit à partir du conducteur L2 par le fusible Fi à travers la bobine de verrouillage du premier relais d'accélération<I>Rai,</I> la bobine de manoeuvre du contacteur de marche avant Cmi, les bou tons de marche avant B2 et d'arrêt Bi et les contacts auxiliaires des relais à maxima R111 et aboutit à la phase Li.
Le contacteur Chai se ferme. et établit le courant principal sur le moteur, qui démarre, tandis que des interrupteurs auxiliaires de Cmi, l'un shunte le bouton B2 que l'on peut dès lors aban donner, tandis que le deuxième shunte la bobine de verrouillage de<I>Rai;</I> ce relais est donc déverrouillé. Toutes les autres bobines des relais alimentées par le transformateur sont excitées; les relais venant au delà de Rai sont verrouillés. Le contacteur de démarrage Cdi ne peut se fermer que lorsque le courant du moteur est retombé à la valeur minima permise et que la bobine de réglage du relais Rai a laissé retomber son armature.
Alors Cdi se ferme et met en court-circuit une partie des résistances de démarrage RD, mais shunte en même temps la bobine de réglage de<I>Rai</I> et la bobine de verrouillage de<I>Rat.</I> Le moteur s'accélère à nouveau, tandis que le relais<I>Rat</I> e:t déverrouillé, lorsque l'à-coup de courant est passé, son armature, qui était restée attirée retombe sur ses contacts, ce qui permet l'alimentation du contacteur sui vant et la continuation normale du démarrage jusqu'à la fermeture du dernier contacteur Cds. L'arrêt s'obtient en appuyant sur le bou ton d'arrêt Bi;
la marche arrière s'obtient en appuyant sur le bouton de marche arrière Ba, ce qui fait fermer le circuit principal par le contacteur CMZ au lieu de Cini <I>;</I> le démarrage s'effectue identiquement comme il vient d'être dit pour la marche avant.
On remarque qu'à la fin du démarrage, tous les enroulements des relais se trouvent en court-circuit; dès lors, on peut sans in convénient mettre également cri court-circuit le secondaire du transformateur d'intensité. Toutes les bobines étant rendues inopérantes, il n'y a plus à craindre les battements des contacteurs en marche normale.
Starting device for electric motors. In main patent n <B> 100795 </B> dated January 20, 1922, a device is described for starting electric motors by means of contactors, the operation of which is controlled by acceleration relays mechanically independent of said contactors. and 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 internal devices. mechanical link with the contactors;
the windings of the worm coils are made of fine wire and mounted in series in a locking circuit separate from the operating circuit and containing, also in series, at least one minimum relay, these two circuits being able to be supplied independently of one on the other and independently of the motor by any current sources and the locking coils being rendered inoperative by short-circuiting their winding.
In each acceleration relay, the magnetic cir cuits on which the two windings act can be arranged with respect to each other in any way, provided that their armatures are integral.
The present invention relates to a starting device for electric motors by means of contactors and acceleration relays, the latter comprising a so-called adjustment series coil and a so-called locking fine-wire coil, according to the main patent, and in which the acceleration relays have such shapes and dimensions that the force exerted on the armature by the locking coil is sufficient to attract and keep attracted the entire moving crew of the relay without the aid of 'no other device.
The accompanying drawings, by way of example, show the object of the invention applied to the starting of reverse gear motors, sometimes in the case of a direct current motor, sometimes in the case of a motor. three-phase induction ring; for those skilled in the art, it is obvious that the system applies under the same conditions to the case of single-phase or two-phase current. Likewise, the simplifications to be made in the circuit diagrams for motors running in one direction are obvious.
Fig. 1 is a diagram of an automatic starting device according to the main patent, in the case of a three-phase induction motor with rings with control by a manipulator; Fig. 2 shows this device modified according to the present addition, substituting for the additional resistance mounted in the locking circuit the resistance of the bearings of the coils of the running or reversing contactors; Figs. 3 and 4 show, in vertical section and in elevation, an exemplary embodiment of the alternating current acceleration relay according to the invention;
Fig. 5 shows the case of a three-phase slip ring motor with a starting device in which the locking coil of each acceleration relay is connected in series with the operating coil of the previous contactor in the closing order and in which the contactors themselves operate the worm and unlock the respective relays; Fig. 6 illustrates the same device as FIG. 5, but in the case of the direct current shunt motor;
Fig. 7 comprises, in the case of a three-phase slip ring motor, the excitation of the adjustment coils of the acceleration relays for a current proportional to the stator current of the motor and the bypassing of the auxiliary contacts of the relays by the contactors, in in order to suppress the vibrations of the relays at the end of starting and the beating of the contactors in the event of current peaks.
The motor is controlled here by push buttons; Fig. 8 shows another way of electrically locking the contactors and the relays between them to ensure the contactors are closed in the desired order; the system is shown, by way of example, in the case of the three-phase slip-ring motor controlled by push-buttons and the supply of the locking coils and of the adjustment coils of the acceleration relays is again provided by a proportional current current to the motor stator.
In all these -figures, the main circuit is indicated in solid lines, the control circuits, being subdivided into control, maneuvering and locking circuits, are in thin lines. The contactors interposed on the main current between the main switch and the motor will be called operation contactors and also reversing contactors in the case of reversible motors.
The contactors used to progressively short-circuit the starting resistors are called starting contactors and each of them is associated with an acceleration relay, as stated in the main patent and designated by the same index. ; thus the relay <I> Rai </I> corresponds to the starting contactor Cdi <I>; </I> the relay <I> Rat </I> to the contactor CV = and so on.
The running or reversing contactors, as well as the starting contactors, are of the shunt type, that is to say with a single fine-wire operating coil; they are represented matically by their main contacts, their magnetic blowing coil in series with said main contacts, their operating coil and their auxiliary switches (auxiliary contacts), in variable number depending on the case.
These auxiliary switches are here without exception of the opening type, that is to say that their contacts are separated when the contactor is open, but are, when the contactor is closed, metalically connected to each other by a contact part, generally disc-shaped, integral with the movable armature of the contactor, but electrically insulated from said armature. The direction of rotation of the movable member of the contactors is therefore irrelevant for the purposes of understanding the diagrams.
In the case of three-phase current, the starting contactors used are generally of the bipolar type; the running or reversing contactors are two-pole or three-pole depending on whether, in the off position, it is possible or not to leave one of the phases of the stator connected to the line. The mechanical connection of the two or three contactor elements is indicated by the dashed lines. Normally, we are satisfied with bipolar contactors.
The starting device of FIG. 1 is shown and will be described below to facilitate the remainder of the description; in fact, it is none other than that which was described in the main patent, applied to the case of three-phase current and using acceleration relays having magnetic and electrical constants chosen such that the force exerted on the armature by their fine wire coil (locking coil) is sufficient, not only to keep attracted, but also to attract the entire moving crew of the relay without the help of any other device.
According to the main patent, this locking coil will be rendered inoperative at the desired moment by closing it by short-circuiting itself, as has already been said and for another purpose which will be explained later. In fig. 1, the main circuit starting from the bars of the switchboard comprises a main switch <B> 19, </B> then on each pole a fuse F and on two of the phases a maximum relay RM, RJ1, intended to protect the motor against a unacceptable increase in intensity.
One of the RU relays is connected directly to one of the motor stator terminals M, while the other two phases branch off so as to pass through either the Criai two-pole reversing contactor or the reversing contactor bipolar Cni2 according to the desired direction of operation. After the contactors, the two branches of each phase are connected, as indicated in the drawing, to end respectively at the other two terminals of the stator of the motor.
The rotor brushes are connected respectively to the phases of the starting resistor <I> RD; </I> the phases of this resistor are divided into sections at the points marked <I> D, L ', </I> F , <I> Di, Fi, </I> Fi etc ... so that they can be gradually short-circuited by closing the starting contactors Cdi, Cd2, Cde etc ... provided here as bipolar contactors and interposed on two phases, while the third phase, ends up through the adjustment coil of a relay at a neutral point common to the three phases.
The control circuit which can be supplied by an independent source, but also like fig. 1 indicates, by a derivation between two line son of the network, is constituted as it is said in the main patent;
protected by two fuses Fi, F2, it is subdivided into two circuits 1 The contactor operating circuit, which starts from fuse F1 and supplies, on the one hand, the coils of reversing contactors Cnii, Cn2, d ' on the other hand, the coils of the starting contactors Cdi, Cd2 etc ... are linked by one of their ends to the keys c, <I> d, e, f, </I> of the manipulator through the contacts marked respectively with even my letters on the <I> Rai, </I> Rat acceleration relays etc ...
This circuit is closed by the maneuver of the manipulator; in fact, the h key of this device is connected to the h terminal of the minimum Rm relay; when the Rin relay attracts its armature, the two terminals g and h of the relay are metallically connected to each other and to the middle phase L2 of the network through the contacts of the two maximum relays RM.
2 The relay locking circuit, starting from the fuse Fi through the additional resistor Ri to supply in series the fine-wire locking coils of the <I> Rai, Rat, </I> etc ... then to the coil of the minimum relay Rni, connected by its terminal h to the terminal h of the manipulator, then by the terminal g of the same manipulator to the terminal g of the relay Rm, where the locking circuit joins the operating circuit and is closes with it on the wire of the middle phase L2 of the network beyond F2.
The latching coil of each of the acceleration relays has its two ends connected respectively to two auxiliary contacts carried by the preceding contactor in the starting or closing order, which allows this contactor to short-circuit it. when it closes, regardless of the direction of travel. As an exception, the latching coil of the first acceleration relay is connected to the auxiliary contacts of each of the reversing contactors <I> Ont, </I> and Cya2, or of the run contactor in the case of a non-reversible motor.
In addition to the operating circuit and the locking cir cuit, the device also comprises a third fine wire circuit, which will be referred to as the control circuit. This circuit connected in fig. 1, at the same points as the previous ones, comprises the operating coils of the running or reversing contactors, mounted in parallel and leading respectively to the two keys 1 and 2 of the manipulator which control the running, either forward or reverse.
This circuit is open when the joystick of the manipulator is at zero (stop); in the running positions in both directions, it is closed through one of the corresponding segments of the manipulator, which are electrically connected with each other and with the terminals g and h.
The Ma manipulator is shown developed in its zero or stop position, with five positions for forward (left) and five for reverse (right).
The operation is as follows 1 Forward. The main switch 1y being assumed closed, the current is established in the locking circuit from the fuse Fi, crossing the additional resistor Ri, the fine wire coils of the acceleration relays Rai, <I> Rat < / I> etc ...
the relay at mi nima <I> Raya, </I> the terminals h and g of the manipulator, the terminal g of the relay Rrn and the contacts of the relays at maximum RIT1, the relay at minimum R z attracts its armature and short-circuits the couplers going to terminals h and 9 of the manipulator.
When the cylinder of the manipulator is placed in position 1 FWD, the operating current follows the following path: from the fuse Ri, via the shunt coil of the Cmi version contactor, to terminal l of the manipulator, from there to its terminal h, then to terminal h of relay Rin, and, via the auxiliary contacts of relays Rrii and R <ll, to the second phase of the main circuit after fuse I'a.
The Cuti contactor closes and draws current to the motor stator, which starts with all <B> BD </B> resistors in the rotor circuit. Closing Liai established the current in the series coil of the first acceleration relay Rai (which controls the switch c) and at the same time short-circuited the locking coil of said relay. As a result of the acceleration of the motor, the voltage drops between the rings of said motor and as a consequence, the current decreases in the starting resistance as well as in the series coil of the Rai relay to the minimum value assigned by the setting. of it.
Therefore its armature falls and closes the switch in c. If at this moment the manipulator is brought to position 2, the operating current flows through contactor Cdi and closes it, thus short-circuiting the DDi-I Ti-M i section of the starting resistor, which determines a power surge and marks the start of a new period of engine acceleration.
The closure of contactor Cdi having also short-circuited the shunt coil of the second Ptra2 relay, when the speed has increased, the armature of this relay can drop again and close switch d; the operating current will therefore flow through contactor Cd2 as soon as the manipulator is in position 3.
Starting continues in this way until the closing of the last contactor M has switched off the last section of the starting resistor.
The start-up takes place in exactly the same conditions if the lever of the manipulator is pushed. all at once and immediately in position 5 AT '.
To stop the engine, the cylinder of the manipulator is quickly brought back to the zero position; the operating current is cut successively in the various starting contactors, which opens them and gradually switches the starting resistors back on, then it is cut in the forward contactor Chai, which cuts off the stator current. Opening the contactors also reconnects the locking coils of the relays, and the latter are locked again, all in the reverse order to that observed at start-up.
For reverse gear, the cylinder of the manipulator is brought to position 1 AR; the operating current then passes through the shunt coil of the reversing contactor Cm2, which reverses the direction of the rotating field created in the stator of the motor; at the same time, the locking coil of the <I> Rai </I> acceleration relay is short-circuited by the auxiliary switch of Cm2 <I>; </I> the <I> Rai </ relay I> is thus unlocked and allows the starting contactor Cdi to be closed, as soon as the joystick of the joystick is brought to position 2 <I> AR, </I> provided, however, that the engine has picked up enough speed to that the rotor current has fallen to the minimum expected value.
Starting will continue in this direction of travel as explained above for forward travel. Stopping is still obtained in the same way as before by quickly returning the joystick to zero.
Start-up takes place normally; regardless of how you operate the joystick of the manipulator; thus, the motor being fully running in one direction, it is possible without inconvenience to bring said lever abruptly to the last reverse running position; the operator can only slow down the pace of starting by stopping his lever for a longer or shorter time in the intermediate positions; he cannot accelerate it.
The manipulator can naturally be replaced by a simple switch with a stop button and one for each direction, or by any other similar device in use in automatic starters, limit switches, float switches, etc. .as stated in the main patent.
As has also been explained, the operation of the motor is impossible if the lock circuit is not in good condition.
The device represented by the assembly diagram (fig. 2) is a simplification of the previous one, suggested by the desire to eliminate the additional resistance Ri, which presents difficulties of realization in the case of alternating current.
In fact, the locking coils absorb a relatively high voltage for an admissible current in the control or operating circuit. It has therefore been necessary to connect, according to the invention, also in series in the locking circuit, the operating coil of the running or reversing contactor which governs the running direction used. In this circuit, its impedance replaces that of the suppressed additional resistor.
In fig. 2, the main circuit of the stator and that of the rotor are identical to those of FIG. 1. The operating circuit supplying the starting contactors starts from the phase wire La through the fuse F2, is divided into two parallel branches each comprising a cutout controlled by an auxiliary switch opening and closing at the same time as 'one of the run or reverse contactors (shown to the right of CWi and Cn2 respectively);
then the two branches meet to divide as in the case of fig. 1 between the operating coils of the starting contactors and arrive via the auxiliary contacts <I> c, d, e, f </I> of the acceleration relays, at terminals c, <I> d, e, </ I > f of the manipulator. When the joystick of the manipulator is in any one of the operating positions, the circuit is completed by the segments of the cylinder, terminal h, of the manipulator, from there to terminal h and to terminal g of the relay at minimum Rm, finally through the auxiliary contacts of the maximum relays RM, and the fuse F2, on phase L2 of the network.
The g terminal of the manipulator is connected to the <I> g </I> terminal of the minimum Rin relay, and the end of the coil of this relay opposite <I> to </I> h. is connected to fuse Fi.
The locking circuit goes from the fuse Fi to the locking coil of the relay Rai, passes through all the locking coils in series, then merges with the control circuit, that is to say branches off to supply the coils of operation of the run or reversal contactors Cni, Cnas and from there by keys 1 and 2 of the manipulator, closes by key) a on phase L2 of the network through F2 as soon as the manipulator is on the one of the walking positions.
The resistance of the coil of the actuated start contactor is therefore substituted, in the locking circuit, for the additional resistance R in fig. 1.
As in the case of fig. 1, each start contactor short-circuits, when closing, the locking coil of the next relay in the closing order; that of the first Rai relay is, here again, short-circuited by the run or reverse contactor which governs the direction of travel considered.
The device operates as follows: With the general switch ly closed, the main and control circuits are first of all not traversed by any current, until the manipulator is operated. However, the minimum relay is in circuit by the terminals g and the of the manipulator and puts its two terminals g and h in contact. Let us suppose that we bring the joystick of the manipulator to position 1 A V. The current is immediately established in the control and locking circuit, the keys l and h of the manipulator then being connected by the cylinder.
All the latching coils of the acceleration relays receive current at the same time as the operating coil of the reversing contactor Cnai; the relays cut the operating circuit in c, <I> d, e, f, </I> thus preventing the closing of the starting contactors, while the Crni contactor closes and establishes, on the one hand, the current on the motor, and that, on the other hand, it closes its two auxiliary switches.
The engine starts, at the same time the Rai locking coil is short-circuited and the operating circuit is reestablished at the right auxiliary contacts of the Cmi contactor. As soon as the current surge has ceased the relay armature Rai falls back and closes at c, the operating circuit. The Mi starting switch can therefore be energized as soon as the joystick of the manipulator is brought to position 2;
at this moment, it closes and short-circuits the sections DDi, EEi, FF, of the starting resistor, at the same time as it unlocks the next relay, <I> Rat. </I> The armature of this does not fall until the current surge produced when Mi closing has ceased and the motor has again accelerated its speed. The start-up continues in this way until the complete short-circuiting of <I> RD </I> by closing the contactor of Cd4.
All the observations made in the case of fig. 1 for stopping, reversing, the possibility of operator intervention, are also valid in that of fig. 2.
In the latter case, however, when it is necessary to provide for the possibility of adjusting the speed, it is necessary to put in parallel with the coils of the reversing contactors an auxiliary resistor intended to maintain the locking coils in the locking coils. current necessary for attraction on all manipulator positions.
In both cases, the locking coils are eliminated by short-circuiting these coils.
Figs. 3 and 4 show an example of execution of the ac-native acceleration relay. It comprises a cast iron frame 11 fixed directly to the switchboard by screws 12 and into the upper branch of which a fixed magnetic metal core 13 is screwed, the lower end of which passes through a cylindrical recess formed 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 by run by the main current or by a current proportional to the main current.
At the top, it flares out for fixing a closed chamber 15 made of steel or cast iron, containing a so-called locking coil 16, provided with a winding of fine wire, the ends of which are shown at 16 '. This rolling is calculated such that the action of the coil 16 is sufficient on its own not only to keep attracted, but also to attract the entire mobile system without the aid of any mechanical or other device. The part of the core comprised between the coils 14 and 18 is recessed and bored to a diameter equal to the internal diameter of the coil.
A thin brass or copper tube 17 fits into the housing thus formed, in which can move a magnetic metal core 18 secured to a brass rod 19 which passes right through the core 13 and the cover through two rings or furs 20, 21 of non-magnetic metal, serving as a guide at each end.
A non-magnetic metal ring 22 is interposed between the cover and the core 18 to avoid any risk of sticking and to ensure the triggering delay.
On the brass rod 19 is gou plundered a brass threaded sleeve 23, on which can move a mobile magnetic metal frame, the height of which is adjusted so as to leave between it and the inner face of the frame 11, a air gap determined. The position of this frame is secured by a brake 25.
Below the threaded sleeve 23, the rod 19 passes between the branches of an angled lever 26 carrying a spring 27 intended to damp the vibrations. A stop ring 28 pinned to the rod 19 drives the lever 26.
This lever, articulated on the yoke 29, carries on its lower branch a good char disc 30, isolated from said lever.
The drive of the disc 30 towards the fixed contacts 31, also made of carbon, is <B> 7 </B> made by means of a helical spring 32. The function of this spring is to prevent any contact breakage due to vibrations and shocks due to devices, contactors and relays mounted on the same frame.
All the metal parts crossed by the flow are suitably divided to avoid the heating <B> due </B> to the parasitic currents. The brass ring 22, however, is not split.
The devices described above have in common the feature that the locking coil of the first acceleration relay is switched on and off by the operation of the operating or reversing contactors. However, we can consider these as preceding the first start contactor in the order of closing. We therefore logically end up applying the same principle to all the other acceleration relays.
Fig. 5 shows the embodiment of such a device; the locking coil of each acceleration relay is mounted in series with the operating coil of the previous contactor in the order of closing (for example the locking coil of Rat in series with the operating coil of the contactor Cdi and so on, considering as such the running or reversing contactors and all the contactors, except the last one, are fitted with auxiliary contacts with the help of which they themselves operate the locking and unlocking of the respective relays.
We know that in any electromagnet with alternating current, as in general in any magnetic circuit with variable air gap and excited by alternating current, the current in the coil varies in direct proportion to the air gap; it is maximum at the start of the attraction and falls at the end of the operation to a small fraction of its original value, a fraction which in the contactors used is about one eighth. The acceleration relays used being short stroke and their armature having only a low inertia, it was thought to use here the current peak which occurs at the beginning of the engagement of the contactors to achieve in the relays a rapid attraction of the frame.
The contactors therefore operate, as stated above, themselves the locking and unlocking of the respective acceleration relays by using the current peak which is produced at the start of the engagement of said contactors, to achieve in the relays a rapid attraction of the armature.
In fig. 5, the reversing contactors are three-pole, the starting contactors are two-pole; each has only one operating reel. The reversing contactors each have an auxiliary switch that can bypass the interlock coil of the first Rai acceleration relay; all starting contactors, except the last Cd3, have two integral auxiliary switches, isolated from each other and isolated from the contactor; they are represented superimposed:
the upper one of the Cdi contactor, for example, short-circuits when closing the locking coil of the <I> Rat </I> relay and so on, the lower one allows, when closing, the contactor power supply next in closing order; the last Cds contactor has no auxiliary switch. The manipulator is indicated schematically by its various terminals, which can be connected in various ways if the metal part in the form of a sector which is mounted centrally at the terminals is rotated by means of the handle.
It has a stop position, and, for each direction of travel, two working positions, which are shown separately at the bottom of the figure; in all the positions that the stalk can take, terminal h. of the manipulator remains in contact with the metal sector.
The control circuits are connected between phases L2 and La, controlled by a bipolar switch la and protected by two fuses Fi <I> F2. </I>
The operating circuit starts from fuse Fi and comprises branches supplying the operating coils of the starting contactors and each carrying two cuts: thus the branch supplying Cds passes through the auxiliary switch of the acceleration relay <I> Ras </ I> and the lower auxiliary switch of the previous contactor Ca'2; all these derivations are combined at a single terminal 2 # of the manipulator.
The locking circuit is grafted onto the operating circuit after the fuse Fi, passes through the locking coil of the first acceleration relay Rai and branches off to supply the running or reversing contactors, one of the branches ending in Cuti at terminal p, the other by C 22 at terminal q of the manipulator.
The minimum Rm relay is mounted as in fig. 2 between the phases L2 and Ls of the network, its terminals y and h being connected respectively to the terminals of the same name of the manipulator, which are connected to the stop as in the preceding examples.
The operation is as follows With the switches ly and la being closed and the manipulator in the "off4 'position, the minimum relay is connected to the wires L :: and Ls through the contacts g and h. Of the manipulator and the contacts closed auxiliaries of the two RIZ maximum relays; it is therefore excited; it attracts its armature and puts its terminals g and h in communication.
If the manipulator is then brought to the forward position, the terminals j) and h of the manipulator are connected via the metal sector, while the connection between these sectors and the terminal g is interrupted.
The common control and locking circuit is established through the locking coil of the first acceleration relay Rai, the operating coil of the forward contactor Cirii, the p contact, the mains and the h contact. on the manipulator, contacts h and y of the minirna relay and those of the maximum relays;
then the Ciiti contactor closes, establishes the current on the stator of the motor; the latter starts. <B> At </B> the same time that it closed, the contactor C ti <I> has </I> closed its auxiliary switch and unlocked the first acceleration relay Rai by putting in short circuit its locking coil ;. he thus prepared, without forcing him, the operation of the <B> Mi. </B> starter contactor. On the other hand, the current surge in the rotor caused the armatures of the acceleration relays to rise and thus cut the circuit of the operating coils of the starting contactors.
As soon as the current in the rotor has returned to the minimum value provided, the Rai relay drops out and closes the cut-off provided between its auxiliary contacts, preparing the current to flow into the coil of the Cdi starting contactor and into the locking coil of the Rat acceleration relay.
Things remain as they are until the operator has brought the joystick to the 2-off position. This maneuver connects the p and h pads. from the manipulator to its terminal 7; the Cdi contactor operating circuit is completed by the h-h link; <I> Rat </I> latch coil is energized, this relay is momentarily latched;
but the contactor Cdi closes immediately, short-circuits the first section of the starting resistors <I> RD, </I> which causes a new surge of current, but on the other hand at the same time closes its two auxiliary switches, one of which unlocks the <I> Rat </I> relay by short-circuiting sa. locking coil, while the other closes the corresponding cut in the operating circuit of contactor Cd2. The Rat relay gradually drops out as the motor accelerates and as soon as the current in the rotor has returned to the minimum expected value, it closes the second break in the same circuit.
As the manipulator remains in position 2, the start contactor Cd2 closes in turn; From this moment on, the start-up continues automatically until the last Cds contactor closes, which then short-circuits the last section of the starting resistors.
After the above, it seems superfluous to expand further on the operation of the device for stopping the engine and reversing; in the latter, the point p of the manipulator is replaced by the point q, which enables the closing of the reverse gear contactor Gna2 as soon as the handle is brought to the reverse position 1.
Starting would be fully automatic and would take place at a pace independent of the operator in the event that the lever was brought all at once from the stop position to position 2 forward or reverse; the same is true for reversing gear if you suddenly switch from position 2 forward to position 2 backward or vice versa.
The operator only retains the option of remaining or returning to the first forward or reverse position and of delaying starting, only one section of the starting resistors being short-circuited by contactor Cdi.
The device which has just been described for three-phase current motors also applies without difficulty to direct current motors; for a shunt motor, for example, we obtain the diagram of fig. 6, where the reversing contactors are bipolar and the starting contactors are unipolar;
each of them has only one operating coil. The main circuit, starting from the switchboard bar, comprises a bi-polar switch Ig then successively a fuse F and its maximum relay RIVI protected the motor against an inadmissible increase in current; then it branches off in order to allow the engine to run in both directions:
thus the bipolar contactor Crni being assumed closed, for example, the circuit is established by the left half of said contactor, the terminal P of the motor, then its terminal N, the right half of the contactor; while if it is the reversing contactor CW2 which is closed, the circuit comprises the left half of the contactor Cnu, the motor terminal N, then its terminal P and the right half of Crn2;
the two branches then meet, after which the circuit includes the start resistors <I> RD </I> and the series (or setting) coils of the acceleration relays and returns to the other pole of the network at through ni, second maximum relay <I> RH </I> and a second fuse F. Each section of the start resistor <B> BD </B> can be short-circuited by a contactor M <I>. .. </I> Cd4 which connects the upstream end of this section to the downstream terminal of the series coil of the corresponding acceleration relay.
E is the bypass field winding of the motor, which is connected before the contactors, the field to be energized before the armature receives current. RP is the well-known protective resistance of the field winding.
The control circuits are assumed here to be supplied by an independent current source; they are controlled by the bipolar switch <I> Ta </I> and protected by Pi Fz fubles; the assembly of these control circuits is identically the same as in the case of FIG. 5.
Each version contactor is fitted with an auxiliary switch capable of short-circuiting the locking coil of the first acceleration relay Pa; 1; all the starter contactors, except the last M <I>, </I> have two integral auxiliary switches, isolated from each other and isolated from the contactor; they are represented superposed: the one at the top of the contactor Cdi for example - short-circuited, on closing, the locking coil of the <I> Ras </I> relay and so on; the lower one allows, when closing, the supply of the next contactor in the closing order. The last contactor Cd4 does not have any auxiliary switch.
The manipulator Ald is shown diagrammatically by its various terminals, which can be connected in various ways if the metal part in the form of a sector which is mounted centrally at the terminals is rotated by means of the handle. It has a stop position and, for each direction of travel, two working positions, which are shown separately at the bottom of the figure; in all the positions that the stalk can take, the terminal h of the manipulator remains in contact with the metal sector.
The operating circuit starts from fuse Fi; it comprises by-passes supplying the operating coils of the starting contactors and each comprising two cuts: thus the by-pass supplying Cclr goes through the auxiliary switch of the acceleration relay Rfti and the lower auxiliary switch of the preceding contactor Cds; all these branches are connected to the same terminal r of the manipulator.
The locking circuit is grafted onto the operating circuit after the fuse Fi, passes through the locking coil of the first Pirr acceleration relay, and branches off to supply the start or reverse contactors, one of the branches. terminating by Crrtr at terminal p, the other by Crrz2 at terminal q of the manipulator.
The minimum relay is mounted as above between the two poles of the source which supplies the control circuits, its terminals g and h. being respectively connected to the terminals of the same name of the manipulator, which are connected to the stop as in the preceding examples.
The examples given in connection with FIG. 5 make it possible to understand the operation of the device without any difficulty.
In all the alternating-native current devices described above, the series coils of the acceleration relays are generally supplied with the current from the rotor of the motor. Now we know that the frequency of this current varies with the speed of the motor; The result is that at the end of starting, where the slip has become very weak, these coils work with quite low frequencies, so that the series coil of the last relay subjected to this current imparts to the armature of this relay of very accentuated and annoying vibrations.
These cry vibrations feeding the series coils (also called coils (the adjustment) of the relays by a current proportional to the stator current and obtained through the intermediary of a current transformer, are suppressed. and the stator voltage allow direct supply.
On the other hand, as the regulating coils of the acceleration relays remain constantly in circuit, their attraction force is subjected to all fluctuations of the main current, so due if there are current peaks. the relays can inadvertently cut the circuit of the operating coils of the starting contactors and thus cause beats, that is to say successions of opening and closing of said contactors.
This drawback is avoided by providing each of the starting contactors with an additional auxiliary switch mounted so as to be able to bypass the auxiliary contacts of the corresponding relay and thus cancel the action of the relay once the contactor is closed.
Figs. 7 and 8 apply to automatic starting controlled by pushbutton switches, but it is understood that the device is equally suitable for semi-automatic starts such as that of FIG. 5.
Fig. 7 shows an assembly intended to suppress the vibrations of the acceleration relays at the end of starting, as well as the fluttering of the contactors when current peaks are produced in the motor.
The start or reverse contactors, as well as the starter contactors, are fitted as in fig. 5, with the only difference that the series or adjustment coils of the acceleration relays are supplied in series, either by the total current of a phase Ls of the stator, or by a fraction of this current, generally obtained by the intermediary of a current transformer. This transformer, shown in dotted lines, in FIG. 7, becomes essential in the case of motors supplied with high voltage or high intensity current.
As the relay adjustment coils are thus always supplied at the same frequency as the network, disturbing vibrations are no longer observed.
The common control and locking circuit starts, as well as the operating circuit, from the line wire L2, crosses in series the locking coils of the acceleration relays <I> Ras, Rat, </I> Rai , then branches off through the operating coils of the contactors Cni, Cni2;
the branch supplying Cini ends at the lower terminal of the start button B2, the branch supplying <I> Cm </I> ends at the lower terminal of the start button in the reverse direction Bs, the upper terminals of these two buttons are connected between they and the line wire In through three cuts in series, one controlled by a stop button Bi, the others by each a maximum relay RZVI. We can obviously say put as many stop and start buttons as desired, taking care to mount all the stop buttons in series,
the forward buttons in parallel with each other and the reverse buttons also in parallel with each other. Each version contactor is fitted with two auxiliary switches shown superimposed. The two lower switches are mounted in parallel and, as in the devices described above, serve to short-circuit the locking coil of the first acceleration relay Rai when one of the contactors Cnii or Cm2 closes;
the two upper switches are respectively mounted in parallel with the forward and reverse buttons, so that these buttons are bypassed by the corresponding contactor in the same direction of operation, when said contactor has closed and the operator has stopped press the button. This control system is well known.
It should be noted that the locking coils of the relays, instead of being associated, as has just been said, in series with each other and with the operating coils of the running or reversing contactors could do everything. also connect according to 1 a fig. 5.
The starting contactor operating circuit starts from the line wire L2, passes through the operating coils of the contactors Cdi, Cd2, Cds, mounted and., Parallel, each branch having an interruption at the auxiliary contacts of the corre sponding acceleration relay and closes on the line wire Li. Each starting contactor has an auxiliary switch connected on either side of the cut in its operating circuit, so that when closing, the contactor bypasses the contacts. of its acceleration relay and thus cancels the action of this relay.
In this way, as it was said at the beginning, the beating of the contactors in the event of current peaks causing the relays to play without delay is prevented.
All the starter contactors, except the last one (Cda), carry a second auxiliary switch which is used for each of them to short-circuit, as previously explained, the locking coil of the following acceleration relay in the closing order.
The operation of the device is easily understood. The main switch having been closed beforehand, suppose that the forward button Bz is pressed; a current is established from the fuse Wire through the locking coils Ras, Ras, Rai, the operating coil Cmi, the switch Ba, the stop button Bi and the auxiliary contacts of the maximum relays RII, to close the line Li. The acceleration relays attract their armature and are thus locked, no current can flow through the coils of the starting contactors.
The Cuti contactor coil being energized, this contactor closes and at the same time closes its auxiliary switches, one of which (the one above) bypasses the start button Bz, which can therefore be abandoned, while the other (the one below) short-circuits the locking coil of the first <I> Rai </I> acceleration relay and unlocks it. The motor, receiving current, starts with all <B> BD </B> resistors in the rotor circuit.
When the current surge has passed, the setting coil of the <I> Rai, </I> relay weakens and ends up closing its auxiliary switch; the actuating current is then established from i through the actuating coil of the starting contactor C (li and the auxiliary contacts of Rai, to close on line Li.
Contact Cdi closes, short-circuiting the first section of the starting resistors; at the same time, by its upper auxiliary switch, it bypasses the auxiliary contacts of relay Rai, whose action N, is thus canceled in the event of an accidental current surge, and by its lower auxiliary switch,
it short-circuits the latching coil of the next reset relay. The armature of the latter therefore remains only under the influence of the stator current or of the proportional current flowing through its adjustment coil. When the current has again returned to its minimum value, the Ras armature drops back, and establishes the current on the actuating coil of the CDz contactor, which closes,
and starting continues in this way until the last contactor Cdr, by closing, has short-circuited the resistors <I> RD </I> and bypassed the contacts of relay Ra: @.
To stop the engine, press button B ,; the control circuit and (with the lock off, the Cnii run contactor opens, the starter contactors open and successively reset the sections of the starting resistor. The motor no longer receiving current stops and everything is ready for a new start.
Reverse gear is obtained by pressing the Bs button, which allows power to the <I> Cruz. </I> drive contactor. Apart from this detail, everything happens exactly as it has just been said for walking forward.
In all the arrangements proposed in the foregoing as well as in the main patent, it is possible to suppress the beating of the contactors, when current peaks occur which may cause the acceleration relays to act inadvertently.
A. For this purpose, both the adjustment coils of the acceleration relays and their locking coils, with the exception of the locking coil of the first relay, are supplied with the secondary current of a current transformer whose the primary is interposed in series in a phase of the main current and by electrically locking the contactors and the relays between them so that a relay cannot allow the supply of the operating coil of its contactor, as long as the armature of the previous relay has not fallen.
Fig. 8 shows another assembly that can be adopted applied to the case of the native alternating current, by way of example. The stator circuit and that of the rotor are arranged identically as in the case of FIG. 7. The operating circuit of the starting contactors is also connected in the same way between lines L2 and Li, but however with series connection of the relay contacts and without. bypassing said contacts. The control circuit for the start or version contactors is the same as in fig. 7, with the only difference that it contains in series with these contactors only the single locking coil of the first <I> Rai acceleration relay. </I>
On the other hand, all the coils of the relays, with the exception of the locking coil of the first, are connected in series and in an alternating manner, that is to say in the following order: adjustment coil of <I> Rai, </I> locking coil of <I> Ras, </I> tuning coil of <I> Rat, </I> locking coil of <I> Ras, </I> etc ... ending with the adjustment coil of the last relay. This circuit is supplied by a low intensity current, proportional to the main current absorbed by the motor. In the case of alternating current, this current must be taken from the secondary of a current transformer, the primary of which will be interposed on a phase of the stator; in the case of direct current, this low intensity current will be borrowed from a shunt interposed on the main circuit of the motor.
As mentioned above, the auxiliary contacts of the relays are connected in series.
The contactors and relays are therefore electrically interlocked with each other, without requiring additional contacts on the contactors; thus it is obligatory that the armature of the first relay has fallen so that the second relay can supply its contactor and so on. The locking coil of the first acceleration relay is short-circuited by one or other of the reversing contactors depending on the direction of travel chosen. The auxiliary switch of contactor Cdi short circuits the adjustment coil of the first relay and the locking coil of the second.
The auxiliary contact of the Cds contactor short circuits the adjusting coil of the second relay and the locking coil of the third. The auxiliary contact of the last Cda starter switch short-circuits the adjustment coil of the last relay.
With the main switch closed, let us suppose that the forward drive button Bs is pressed. A current is established from the conductor L2 through the fuse Fi through the locking coil of the first acceleration relay <I> Rai, </I> the operating coil of the forward contactor Cmi, the forward B2 and stop buttons Bi and the auxiliary contacts of the maximum relays R111 and leads to phase Li.
The Chai contactor closes. and establishes the main current on the motor, which starts, while using the auxiliary switches of Cmi, one shunts the button B2 which can therefore be abandoned, while the second shunts the locking coil of <I> Rai; </I> this relay is therefore unlocked. All the other coils of the relays supplied by the transformer are energized; the relays coming beyond Rai are locked. The Cdi starter contactor can only close when the motor current has dropped to the minimum permitted value and the Rai relay adjustment coil has let its armature drop.
Then Cdi closes and short-circuits part of the starting resistors RD, but at the same time shunts the <I> Rai </I> adjustment coil and the <I> Rat locking coil. </ I > The motor accelerates again, while the <I> Rat </I> relay is unlocked, when the power surge has passed, its armature, which had remained attracted, falls back on its contacts, this which allows the next contactor to be supplied with power and the normal continuation of starting until the last Cds contactor closes. The stop is obtained by pressing the stop button Bi;
reverse gear is obtained by pressing the reverse gear button Ba, which causes the main circuit to close by the CMZ contactor instead of Cini <I>; </I> the start is carried out identically as it comes from be said for forward walking.
Note that at the end of starting, all the relay windings are short-circuited; therefore, one can without inconvenience also short-circuit the secondary of the current transformer. All the coils being rendered inoperative, there is no longer any fear of the contactors beating in normal operation.