Brevet FR2010346A1 — publié le 19700213

i 2010346 La présente invention se rapporte à un appareil capable de désexciter automatiquement l'enroulement de démarrage d'un moteur électrique au bout d'un délai prédéterminé après l'excitation dudit moteur et, plus particulièrement, à un appareil de ce type uti-5 lisant une thermistance à coefficient thermique de résistance positif, auto-chauffante et auto-régulatrice qui commande des moyens de coupure du courant sensibles à la température . Il est déjà connu d'utiliser des relais temporisés thermique-ment pour désexciter automatiquement les enroulements de démarrage 10 de moteurs électriques .Mais ces dispositifs qui utilisent généralement des moyens chauffants résistifs classiques sont sensibles aux variations de la tension d'alimentation et de la température de l'air ambiant .En outre, ces dispositifs de la technique antérieure sont souvent mécaniquement complexes en raison de la né-15 cessité d'y inclure des bilames de compensation de température ou de tension, ou analogues, et d'abaisser le niveau d'alimentation des moyens chauffants, après le démarrage, pour maintenir continuellement l'enroulement de démarrage désexcité . L'invention a, notamment, pour objet de créer un nouvel appa-20 reil électro-thermique de commande de démarrage d'un moteur: -désexcitant automatiquement un enroulement de démarrage au bout d'un temps prédéterminé après l'excitation du moteur ; -maintenant l'enroulement de démarrage désexcité si le moteur démarre correctement et continue à tourner ; 25 -se "réarmant " pour exciter à nouveau l'enroulement de dé marrage au cas où le moteur ne démarre pas ; -pouvant comprendre un moyen de commutation semi-conducteur pour désexciter un enroulement de démarrage de moteur sans qu'il soit nécessaire que des contacts de commutation mécaniques entrent 30 en jeu ; -auto-régulateur et relativement insensible à des variations de la tension d'alimentation et/ou de la température ambiante ; -relativement simple et de construction peu coûteuse ; -d'un fonctionnement sûr et ne donnant généralement lieu à 35 aucune panne, même après un usage répété et prolongé . L'appareil électro-thermique décommandé de démarrage d'un moteur suivant l'invention est essentiellement caractérisé par le fait qu'il désexcite automatiquement l'enroulement de démarrage d'un moteur électrique au bout d'un court délai prédéterminé après 40 l'excitation initiale de ce .moteur .L'appareil comprend, à cet 69 18479 2 2010346 effet, un moyen de commutation sensible à la température comprenant, soit un interrupteur therraostatique à action brusque, soit un dispositif de coupure de courant semi-conducteur commandé par une thermistance .Le moyen de commutation sensible à la températu-5 re est chauffé, lors de l'excitation du moteur, par une thermistance à coefficient thermique de résistance positif du type dont la résistance électrique croît d'une manière relativement abrupte avec la température, au-dessus d'une température de transition . La thermistance est montée de manière à être électriquement exci-10 tée en même temps que le moteur et, ainsi à s'échauffer d'elle-même . La thermistance chauffe à son tour le moyen de commutation jusqu'à ce qu'après un délai prédéterminé, celui-ci atteigne une température de seuil à laquelle il désexcite l'enroulement de démarrage .La thermistance reste alimentée pour maintenir le moyen -]_5 de commutation à son état actionné tant que le moteur est excité, 1'auto-échauffement ultérieur de la thermistance étant limité par l'accroissement relativement abrupt de sa résistance au-dessus de la température de transition . Suivant une autre caractéristique de l'invention, la thermistance est.montée aux bornes de l'enrou-20 lement de démarrage, de sorte qu'elle est excitée concurremment à celui-ci mais qu'après la désexcitation de l'enroulement de démarrage, elle est maintenue au-dessus de la température de seuil par des tensions induites dans ledit enroulement par le fonctionnement du moteur . 25 D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre . Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple : la Fig.l est un schéma d'un appareil électro-thermique de commande du démarrage d'un moteur suivant l'invention utilisant un -50 dispositif de commutation thermostatique à action brusque ; la Fig.2 est un graphique représentant les variations de la résistance d'une thermistance: à coefficient thermique de résistance positif du type utilisé suivant l'invention, en fonction de ■ sa température ; -55 la Fig.3 est un schéma représentant une variante de l'appareil de commande de démarrage de moteur à thermistance de la Fig.l, et- la Fig.4 est un schéma d'un autre mode; de réalisation de l'invention utilisant un "triac" pour la coupure du courant . La Fig.l représente un moteur électrique M comportant un en-roulement de phase ou de démarrage-1 et un enroulement principal ou 69 18479 3 2010346 de régime normal 3- Le moteur' M est alimenté en énergie élect.rl-que à partir d'une paire de fils d'alimentation Ll et L2, par l'intermédiaire d'un Interrupteur bipolaire 5, l'enroulement principal 3 étant directement connecté aux bornes de sortie de cet Interrup-5 teur et l'enroulement de démarrage étant branché sur lesdltes bornes par l'intermédiaire d'un interrupteur thermostatique à action brusque 7 du type à disque bimétallique.L'interrupteur 7 est fermé lorsqu'il est relativement froid et s'ouvre lorsque son élément sensible à la température, c'est-à-dire son disque bimétallique 10 est chauffé au-dessus d'un niveau prédéterminé .L'Interrupteur 7 constitue un moyen de commutation commandant le passage du courant vers l'enroulement de démarrage d'une manière qui sera décrite plus loin, Un thermostat classique de protection du moteur peut également être Inclus dans le circuit d'alimentation de celui-15 ci ,si on le désire . Une thermistance à coefficient thermique de résistance positif 13 est montée en parallèle avec l'enroulement principal 3 et avec la combinaison en série comprenant l'enroulement de démarrage 1 et l'interrupteur 7 et, par conséquent, reçoit la même tension 20 que le moteur .La thermistance est d'un type comportant une température de transition au-dessus,de laquelle sa résistance croît de façon relativement abrupte pour limiter le passage de courant ultérieur à travers elle-même . La thermistance est ainsi maintenue à une température d'équilibre sensiblement égale à la tem-25 pérature de transition ou déterminée par celle-ci .Du fait que la thermistance tend à "chercher " cette température d'équilibre et à y rester ; la tension d'alimentation ou la température ambiante peuvent varier considérablement sans modifier de façon appréciable la température de la thermistance .Par conséquent, Il 30 est clair que la thermistance 13 est auto-régulatrice à l'égard de la température .La température de transition ou d'équilibre de la thermistance 13 est supérieure au seuil de fonctionnement de l'interrupteur 7 et ladite thermistance est couplée thermlquement avec celui-ci , par exemple en étant placée dans son voisinage -35 Immédiat , de manière à lui transmettre de la chaleur de façon à le commuter à sa position d'ouverture . En fonctionnement, au moment où la tension d'alimentation est Initialement appliquée au moteur par fermeture de l'interrupteur bipolaire 5, la thermistance 13 est froide et non chauffée, 40 et, par conséquent, l'interrupteur 7 est en position de fermeture. 69 18479 -4 2010346 En conséquence, un courant» passe à la fols dans l'enroulement de démarrage 1 et dans l1enroulement principal 3.Mais la thermistance 13 est excitée en même temps que le moteur et, par conséquent, s'échauffe d'elle-même et transmet de la chaleur à l'in-^ terrupteur 7. A l'origine, le courant passant dans la thermistance est limité uniquement par la résistance relativement faible de celle-ci à l'état froid et, en conséquence, la thermistance s'échauffe assez rapidement .Après un délai prédéterminé, nécessaire pour que le disque bimétallique atteigne sa température de seuil de fonctionnement, l'interrupteur 7 s'ouvre et désexcite l'enroulement de démarrage .Après avoir ainsi provoqué le fonctionnement de l'interrupteur 7, la thermistance ne continue à s'échauffer que jusqu'à ce qu'elle se stabilise à sa température d'équilibre étant donné que son auto-échauffement ultérieur est ^ HMté par l'accroissement rapide de sa résistance à la température de transition TR, comme représenté sur la Fig.2. Dans ces conditions, aucun mécanisme de commutation séparé n'est nécessaire pour réduire l'excitation de cet élément chauffant .Tant que le moteur est connecté aux bornes de la tension d'alimentation, la 20 thermistance reste à l'état'échauffé d'équilibre .Lors de la dé-sexcitation ultérieure du moteur par ouverture de l'interrupteur bipolaire 5, la thermistance se refroidit rapidement et l'interrupteur thermostatique 7 se referme . L'appareil est ainsi réarmé pour permettre un nouveau démarrage du moteur . 2^ Dans la variante représentée sur la FIg.3, la thermistance à coefficient thermique de résistance positif 13 est montée aux bornes de l'enroulement de démarrage 1 et non directement aux bornes de la source .La thermistance est ainsi excitée à partir de la source en même temps que l'enroulement de démarrage, lorsque -jq le moteur est excité .Comme dans le circuit de la Fig.l, la thermistance s'échauffe d'elle-même et actionne l'interrupteur 7 pour désexciter l'enroulement de démarrage .En supposant que le moteur démarre et tourne normalement, une tension Induite est engendrée dans l'enroulement de démarrage même si la tension d'alimentation ^ cesse d'être appliquée à celui-ci .Cette tension Induite maintient alors l'excitation de la thermistance, du fait que celle-ci reste connectée aux bornes de l'enroulement de démarrage «Bien que la tension Induite varie considérablement en réponse aux fluctuations de la vitesse et de la charge du moteur ,1a nature auto-régulatrice de la thermistance à coefficient thermique de résistance 69 18479 5 2010346 10 15 positif 13 maintient celle-ci à son état chauffé d'équilibre, c'est-à-dire à une température supérieure au point de fonctionnement de l'interrupteur 7. L'auto-échauffement ultérieur de la thermistance est limité par 1'éccroissement rapide de sa résistance à la température de transition TR et, par conséquent, la thermistance est auto-protégée et auto-régulatrice en dépit de variations des tensions induites dans l'enroulement de déparrage pendant le fonctionnement du moteur . Si le moteur ne peut démarrer lors de son excitation initiale, par exemple en raison d'un blocage de son rotor, ou s'il cale ultérieurement, après son démarrage, tout en restant excité, aucune tension n'est plus induite dans l'enroulement de démarrage. En conséquence, la thermistance 13 n'est pas excitée et se re -froidit ce qui permet à l'interrupteur 7 de se refermer ,. c'est-à-dire d'être automatiquement réarmé et d'exciter à nouveau l'enroulement de démarrage en vue d'une nouvelle tentative de démarrage . Un réarmement automatique peut être ainsi obtenu en vue d'applications appropriées . Un autre mode de réalisation de l'invention représenté sur la Flg.4 utilise un dispositif de coupure de courant semi-conducteur, comme moyen de commutation pour commander le passage de courant vers l'enroulement de démarrage d'un moteur électrique . Un "trlac" est monté en série avec l'enroulement de démarrage 1 entre les fils L1 et L2 , par l'intermédiaire de l'interrupteur bipolaire 5. Un circuit électrique de déclenchement comprenant une thermistance à coefficient de résistance positif 19 et une résistance 21 montées en série est prévu pour rendre le "trlac" thermiquement sensible, la thermistance 19 constituant un élément sensible à la température .La borne de déclenchement du "trlac" est connectée à la jonction entre la thermistance 19 et la résistance 21.Aux bornes de l'enroulement de démarrage 1 est branchée une seconde thermistance à coefficient de résistance positif 23 qui est du même type général que celle qui est représentée sur la Fig.l, c'est-à-dire que sa caractéristique résistance-température est sensiblement conforme à la courbe de la Fig.2. La thermistance 23 est couplée thermiquement avec la thermistance 19 de manière à lui transmettre de la chaleur . En fonctionnement, lors de l'application initiale de la tension d'alimentation au moteur par fermeture de l'interrupteur 5, la thermistance 23 e1s la thermistance 19 sont froides.En consé- 20 30 35 69 18479 y-- 2010346 quen.ce, la résistance de ia thermistance 19 est relativement faible et inférieure à'celle de la résistance 21, de sorte que le "trlac" 15 est brusquement rendu conducteur par la tension apparaissant sur sa borne de déclenchement 17. Un courant est ain-5 si appliqué à l'enroulement de démarrage l.La thermistance 23, du fait qu'elle est connectée aux bornes de l'enroulement de. démarrage, est excitée concurremment à celui-ci et s'échauffe rapidement d'elle-même, de la manière précédemment exposée à propos de la thermistance 13 de la Fig.l. Du fait que la thermis-tance 23 et la thermistance 19 sont couplées thermiquement, la chaleur engendrée par la première est appliquée à la seconde,ce qui élève la température et la résistance de cette dernière . Lorsque la résistance de la thermistance 19 croît, la tension apparaissant à la jonction entre la thermistance 19 et la résis-15 tance 21 et à la borne de déclenchement 17 décroît .En conséquence, le circuit de déclenchement constitué par la thermistance 19 et la résistance 21 peut désexciter le "trlac" 15 lorsque la température de la thermistence 19 atteint un seuil prédéterminé auquel sa résistance est suffisamment élevée pour rendre la ten-20 sion apparaissant à la borne de déclenchement 17 du "trlac" Inférieure à la valeur nécessaire pour maintenir ce dernier conducteur .De cette manière, après l'écoulement du délai prédéterminé nécessaire à la thermistance 19 pour atteindre la température de seuil, le "trlac" 15 est désexcité ce qui provoque la désex-25 citation de l'enroulement de démarrage 1. Du fait qu'elle est montée dans un circuit branché aux bornes de l'enroulement de démarrage, la thermistance 23 est maintenue au-dessus de la température de seuil après la désexcitation de l'enroulement de démarrage, par des tensions Induites dans 30 ledit enroulement par le fonctionnement du motetir de l'a même manière que la thermistance 13 du circuit de la Fig.3 et l'auto-échauffement ultérieur de la thermistance 23 est limité par l'accroissement de sa résistance à sa température de transition .Le circuit de la Fig .4 est ainsi capable de maintenir l'enroulement 35 de démarrage à l'état désexcité quelles que soient les variations des tensions induites, grâce à la nature auto-régulatrice et autoprotectrice de la thermistance 23 . Si le moteur refuse de démarrer après avoir été excité ou cale pendant son fonctionnement , la thermistance 23 se refroidit, 40 ee qui permet à la thermistance 19 de se refroidir également .La 18479 7 2010346 résistance de la thermistance 19 étant ainsi ramenée à une faible valeur, le "triac" 15 est à nouveau rendu conducteur, c'est-à-dire qu'il est automatiquement réarmé et réexcite l'enroulement de démarrage en vue d'une nouvelle tentative de démarrage . 69 18479 8 2010346 - REVENDICATIONS 1-Appareil capable de désexciter automatiquement l'enroulement de démarrage d'un moteur électrique au bout d'un délai prédéterminé apçès l'excitation dudlt moteur, ledit appareil étant 5 caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de coupure du courant thermiquement sensible pour commander le passage du courant vers ledit enroulement de démarrage, ce moyen de commutation comprenant un élément sensible à la température qui fonctionne en désexcitant l'enroulement de démarrage lorsque la température du-10 dit élément dépasse un seuil prédéterminé , une thermistance à coefficient thermique de résistance positif thermiquement cou^ plée avec ledit élément pour lui appliquer de la chaleur" de manière à faire fonctionner le moyen de commutation, cette thermistance ayant une température de transition au-dessus de laquelle 15 sa résistance croît de façon relativement abrupte, cette température de transition étant supérieure à la température de seuil pfëcité, et un moyen pour exciter électriquement ladite thermistance concurremment à l'excitation dudit moteur de manière à provoquer un auto-échauffement de ladite thermistance qui, après un 20 délai prédéterminé nécessaire à l'élément sensible à la température pour atteindre ladite température de seuil, actionne le moyen de commutation pour désexciter l'enroulement de démarrage puis maintient ledit moyen de commutation dans son état actionné , 1'auto-échauffement ultérieur*de la thermistance étant limité par 25 l'accroissement rapide de sa résistance à la température de transition . 2-Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de commutation comprend un interrupteur thermostatique à action brusque . 50 3-Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de commutation comprend un dispositif de coupure de courant semi-conducteur pour commander le passage d'un courant vers l'enroulement de démarrage, et dans lequel l'élément sensible à la température est une seconde thermistance capable, 55 en réponse à la chaleur engendrée par la thermistance à coefficient thermique de résistance positif précitée,de commanderla conduction à travers le dispositif semi-conducteur . 4-Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la thermistance à coefficient thermique de résistance posi-i(.0 tif est connectée aux bornes de l'enroulement de démarrage . 69 18479 9 2010346 5-Appareil capable de désexciter automatiquement l'enroulement de démarrage d'un moteur électrique au bout d'un délai prédéterminé après l'excitation dudit moteur, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de coupure du courant cj thermiquement sensible pour commander le passage du courant dans ledit enroulement de démarrage,ce moyen de commutation comprenant un élément sensible à la température qui fonctionne en désexcitant l'enroulement de démarrage lorsque la température dudit élément dépasse un seuil prédéterminé , unê thermistance à coefficient -^q thermique de résistance positif thermiquement couplée avec ledit élément pour lui transférer de la chaleur de manière à faire fonctionner le moyen de commutation, cette thermistance ayant une température de transition au-dessus de laquelle sa résistance croît de façon relativement abrupte, cette température de tran-^ sition étant supérieure à la température de seuil précité, et un moyen pour connecter la thermistance aux bornes de l'enroulement de démarrage de manière à exciter la thermistance concurremment a l'excitation de l'enroulement de démarrage afin de provoquer un auto-échauffement de la thermistance qui, après un dé-2q lai prédéterminé nécessaire à l'élément sensible à la température pour atteindre la température de seuil, actionne le moyen de commutation et désexcite l'enroulement de démarrage, la thermistance étant maintenue au-dessus de la température de seuil après la désexcitation de l'enroulement de démarrage par la tension 2^ Induite dans ledit enroulement par le fonctionnement du moteur, 1'auto-échauffement ultérieur de la thermistance étant limité par l'accroissement rapide de sa résistance à la température de transition, quelles que soient les variations desdites tensions Induites . 6-Appareil capable de désexciter automatiquement l'enroulement de démarrage d'un moteur électrique au bout d'un délai après l'excitation dudit moteur, ledit appareil étant caractérisé-en ce qu'il comprend un dispositif semi-conducteur de coupure de courant qui, lorsqu'il est excité, applique un courant à l'ente, roulement de démarrage , un circuit de déclenchement comprenant une première thermistance pour commander l'excitation du dis-■ positif de commutation semi-conducteur, ce circuit de déclenchement assurant l'excitation dudit dispositif sauf lorsque la température de la première thermistance dépasse un seuil prédé-40 terminé, une seconde thermistance thermiquement couplée a.vec la 69 18479 10 2010346 première pour lui appliquer de la chaleur, et un moyen pour exciter la seconde thermistance concurremment à.1'excitation du moteur de façon à provoquer un auto-échauffement de ladite seconde thermistance qui, après un délai prédéterminé nécessaire 5 à la première thermistance pour atteindre la température de seuil, provoque une désexcitation du dispositif de commutation par la première thermistance ce qui entraîne la désexcitation de l'enroulement de démarrage . 7-Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce 10 que le dispositif semi-conducteur de coupure de courant est un "trlac" . 8-Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit de déclenchement comprend une résistance montée en série avec la première thermistance, et dans lequel le dis- 15 positif semi-conducteur de coupure comporte une borne de déclenchement qui commande sa conduction, cette borne étant connectée à une jonction existant dans le circuit de déclenchement entre la première thermistance et la résistance . 9-Apparell suivant la revendication 6, caractérisé en ce 20 que le moyen d'excitation de la seconde thermistance comprend un montage connectant ladite thermistance aux bornes de l'enroulement de démarrage, moyennant quoi ladite thermistance est excitée concurremment à l'enroulement de démarrage et est maintenue au-dessus de la température de seuil après la désexcitation 25 de l'enroulement de démarrage par la tension induite dans celui-ci par le fonctionnement dudit moteur .