Brevet FR2137458A1 — publié le 19721229

21374S8 Les moteurs à induction, à courant alternatif monophasé, réalisés suivant le mode habituel de l'enroulement réparti, comprennent un enroulement principal et un enroulement de démarrage, tous deux montés avec un certain déca-5 lage angulaire sur un même stator et excités respectivement par des courante déphasés, afin de fournir un couple de démarrage. Dans un premier mode de réalisation d'un moteur à induction monophasé, dit "à résistance en dérivation", l'enroulement de démarrage a une résistance supérieure à celle de l'enroulement prin-10 cipal, et une résistance additionnelle peut être branchée en série avec cet enroulement de démarrage; c'est alors la différence de résistance entre le circuit de 1'enroulement principal et celui de l'enroulement de démarrage qui fournit le déphasage demandé. Dans une autre variante de. moteur à induction monophasé, 15 le déphasage demandé est obtenu à l'aide d'un condensateur branché en série avec l'enroulement de démarrage. Dans certains moteurs monophasés, l'enroulement de démarrage est mis hors ciDN-cuit, et n'est donc plus excité/ lorsque le moteur atteint une vitesse fixée à l'avance, ceci grâce à un commutateur dont la ré-20 ponse est fonction de la vitesse, ou grâce à un relais dont la réponse est fonction du courant ou de la tension. Dans une autre variante de moteur monophasé, dit "à condensateur en dérivation en régime permanent", l'enroulement de démarrage et le condensateur qui lui est asso-25 cié restent branchés en permanence et restent donc excités pendant tout le temps de fonctionnement du moteur. Pour diverses raisons (meilleur facteur de puissance, suppression du mécanisme de commutation au démarrage), les moteurs à condensateur en dérivation en régime permanent sont couramment employés pour la 30 commande des compresseurs de dispositifs de conditionnement d'air des salles, dispositifs dans lesquels moteur et compresseur sont enfermés hermétiquement dans le dispositif de refroidissement, lorsque le rotor est à l'arrêt, le couple de démarrage des moteurs habituels à condensateurs en dérivation en régime perma— 35 nent n'est pas suffisant pour assurer le démarrage du compresseur sous faible tension, lorsqu'on est dans ces conditions de faible tension, un condensateur additionnel de démarrage est branché en parallèle, pendant le démarrage, sur le condensateur de régime permanent; ce condensateur de démarrage, qui augmente 40 le déphasage et donc le couple de démarrage, est mis hors cir 72 04365 2.- 2137458 cuit dès que le moteur et le compresseur ont démarré. Il est manifeste qu'ici, dans un moteur hermétiquement fermé, on ne peut employer les dispositifs habituels de commutation à force centrifuge. ployés, jusqu'ici, pour mettre hors circuit le condensateur additionnel de démarrage, lorsque le démarrage du moteur a eu lieu. Dans le premier de ces dispositifs, on utilise un relais répondant à la tension et dont l'enroule-10 ment de fonctionnement est branché en parallèle sur l'enroulement de démarrage; les contacts de ce relais, qui sont en position fermée lorsque celui-ci est au repos, permettent le branchement du condensateur additionnel de démarrage en parallèle sur le condensateur de régime permanent. Ainsi, lorsque la tension aux 15 bornes de l'enroulement de démarrage atteint une valeur prédéterminée, les contacts du relais viennent en position ouverte, mettant hors circuit le condensateur additionnel de démarrage, la tension aux bornes de l'enroulement de démarrage reste alors suffisante, pendant tout le temps de fonctionnement du moteur, 20 pour exciter l'enroulement de fonctionnement du relais de tension et pour maintenir, par conséquent, les contacts en position ouverte, ce qui maintient hors circuit le condensateur additionnel de démarrage tant qu'on ne supprime pas la source d'alimentation. 25 Une résistance branchée en parallèle sur le condensateur additionnel de démarrage décharge ce condensateur pendant le fonctionnement en régime permanent. Cependant, s'il se produit une interruption momentanée de tension dans la ligne pendant le démarrage, ou juste après celui-ci, et avant 30 que le condensateur additionnel de démarrage se soit déchargé, les contacts de commutation passent momentanément en position fermée puis, de nouveau, en position ouverte, avec le risque que la somme de la tension de charge du condensateur et de la tension de ligne, appliquée à ces contacts de commutation, n'entraîne 35 le soudage des contacts et, par suite, la destruction du commutateur. on utilise un relais répondant au courant, dont l'enroulement de fonctionnement est branché en série avec l'enroulement principal; 40 les contacts de ce relais, qui sont en position ouverte lorsque 5 Deux types de dispositifs ont été em- Dans le deuxième de ces dispositifs, 72 04365 3" 2137458 celui-ci est au repos, permettent le branchement du condensateur additionnel de démarrage en parallèle sur le condensateur de régime permanent, lorsque le moteur est excité, pour le démarrage, le courant circulant dans 1'enroulement principal est suffisam-5 ment important pour faire Tenir les contacts du relais en position fermée, ce qui branche le condensateur additionnel de démarrage en parallèle sur le condensateur de régime permanent et augmente donc le couple de démarrage du moteur. lorsque la vitesse du moteur augmente, 10 le courant dans l'enroulement principal tombe à une valeur beaucoup plus faible, ce qui entraîne l'ouverture des contacts du relais et débranche donc le condensateur additionnel de démarrage; une résistance branchée en parallèle sur le condensateur additionnel de démarrage décharge ce condensateur pendant le fonc-15 tionnement en régime permanent. Cependant, comme le courant, dans l'enroulement principal au démarrage, peut dépasser 35 ampères, l'enroulement de fonctionnement du relais de courant, branché en série avec l'enroulement principal, peut être le siège d'une importante chute de tension, ce qui fait empirer encore 20 les conditions de faible tension dans lesquelles on se trouvait déjà. De plus, le relais de courant présente le même inconvénient que le relais de tension, à savoir qu'une interruption momentanée de la tension de ligne pendant le démarrage, ou juste après le démarrage du moteur, fait passer les contacts de commutation 25 en position ouverte, puis de nouveau en position fermée, ce qui risque d'entraîner le soudage de ces contacts. le relais dont la réponse est fonction du courant et celui dont la réponse est fonction de la tension-ont tous deux une position imposée, c'est-à-dire que celui qui' 30 est utilisé doit être fixé au moteur dans une position prévue d'avance." Conformément à la présente invention, on utilisera donc un relais theimique assurant la mise en position ouverte des contacts de commutation; ces contacts qui, au 35 repos, sont en position fermée, permettent le branchement du condensateur additionnel de démarrage en parallèle sur le condensateur de régime permanent, et le relais est commandé par un bilame placé dans le circuit de démarrage. Ainsi, lorsque l'action du bilame a amené les contacts de commutation en position ouver-40 te, ces contacts restent en position ouverte, même dans le cas 72 04365 2137458 d'une interruption de la tension de ligne, pendant tout le temps de refroidissement du bilame, ce qui permet une décharge au moins partielle du condensateur additionnel de démarrage à travers la résistance placée en parallèle sur lui, et empêche donc un sou-5 dage éventuel foui serait dû au courant de décharge du condensateur) des contacts de commutation# Un premier but de l'invention est de proposer un circuit de démarrage amélioré d'un moteur à condensar-teur en dérivation en régime permanent. 10 Un autre but de la présente invention est de proposer un circuit de démarrage amélioré d'un moteur à condensateur en dérivation en régime permanent comprenant un condensateur additionnel de démarrage. A cet effet, l'invention concerne un 15 moteur à induction, à courant alternatif monophasé, à condensateur en dérivation en régime permanent, caractérisé en ce qu'il comprend un enroulement principal, un dispositif permettant de relier cet enroulement principal à une source d'alimentation alternative monophasée, un enroulement de démarrage, un condensa-20 teur de régime permanent, un condensateur additionnel de démarrage, un commutateur à contacts, ces contacts étant en position fermée au repos et le commutateur branchant le condensateur additionnel de démarrage en parallèle sur le condensateur de régime permanent, et Tin dispositif permettant, lorsque les contacts 25 sont en position ouverte, de décharger le condensateur additionnel de démarrage, et son circuit de démarrage comprend un dispositif assurant le branchement en série du condensateur de régime permanent et de 1'enroulement de démarrage, ce branchement en série étant lui-même en parallèle sur 1* enroulement princi-30 pal et assurant l'excitation du moteur, et un dispositif à réponse thermique, relié au dispositif assurant l'ouverture du commutateur à contacts pour une première valeur prédéterminée du courant traversant le dispositif, et maintenant le commutateur à contacts en position ouverte pour une deuxième valeur- prédéter-35 minée, inférieure à la première, du courant traversant le dispositif. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide d'un mode de réalisation représenté sché-matiquement et à titre d'exemple non limitatif dans les figures 4-0 ci-jointes, dans lesquelles : 72 Ô4365 5.- 2137458 - la figure 1 est un. schéma représentant le circuit, conforme à la présente invention, de démarrage d'un moteur muni d'un condensateur en dérivation en régime permanent , 5 - la figure 2 est une vue de côté d' un relais thermique pouvant être utilisé dans le circuit de la figure 1, - la figuré 3 est une vue d'extrémité du relais suivant l'axe 3-3 de la figure 2, 10 - la figure 4 est une vue de dessus du relais représenté sur la figure 2, - la figure 5 est une vue partielle représentant le relais des figures précédentes avec ses contacts en position ouverte. 15 La figure 1 représente le schéma d'un moteur muni d'un condensateur en dérivation en régime permanent? ce moteur, de référence générale 10, comprend un enroulement principal 12 relié aux bornes 14, sur lesquelles on peut brancher une source d'alimentation alternative monophasée. L'enroulement 20 principal 12 est formé d'une série d'enroulements répartis dans les encoches d'un stator (non représenté), et ces encoches sont ouvertes air un orifice central dans lequel peut tourner un rotor 16 à cage d'écureuil. ïïn enroulement de démarrage 18 comprend, lui aussi, toute une série d'enroulements répartis dans les en- 25 coches du stator et décalés d'un certain angle par rapport à ceux de l'enroulement principal 12, par exemple 90°, dans le cas d'un moteur bipolaire. Un condensateur 20 de régime peimanent est branché en série avec 1'enroulement de démarrage 18, et l'ensemble est en parallèle sur 11 enroulement principal 12. 30 On dispose, également, d'un condensa teur de démarrage 22 et, en parallèle sur lui, d'une résistance de décharge 23» Ce condensateur additionnel de démarrage 22 est branché en parallèle sur le condensateur 20 de régime permanent, par 1'intermédiaire des contacts 24 (en position fermée au repos) 35 d'un relais thermique 26, et la commande des contacts 24 est assurée par un bilame 28, placé entre l'enroulement de démarrage 18 et le condensateur 20 de régime permanent et en série avec eux. On remarquera que les contacts 24 sont en position fermée lorsque le moteur 10 n'est pas excité; 40 le condensateur de démarrage 22 est branché en parallèle 72 04365 €•- 2137458 sur le condensateur 20 de régime permanent, de manière à accroître le couple de démarrage du moteur lorsque celui-ci est excité, lorsque le moteur 10 est excité, le bilame 28 branché en série avec l'enroulement de démarrage 28, s'échauffe sous l'effet du 5 courant qui le traverse. Sous l'effet de cet échauffement, le bilame se courbe et met les contacts 24 en position ouverte lorsqu'on atteint une valeur prédéterminée du courant circulant dans l'enroulement de démarrage 18, ce qui met ainsi hors circuit le condensateur additionnel de démarrage 22. Le courant traversant 10 1'enroulement de démarrage 18 tombe alors à une valeur plus faible, elle aussi prédéterminée, qui est, cependant, suffisante pour maintenir le bilame en position courbée, et donc les contacts en position ouverte, pendant tout le temps de fonctionnement du moteur 10. Une fois que les contacts 24 sont ouverts et que 15 le moteur 10 a atteint un régime normal de fonctionnement, le condensateur additionnel de démarrage 22 se décharge dans la résistance 23. On remarquera, également, que si, pour une raison quelconque, et à un moment absolument quelconque, 20 l'excitation du moteur s'interrompt, les contacts 24 ne viennent pas immédiatement en position fermée, mais seulement lorsque le bilame 28 s'est refroidi. Si donc, après excitation initiale du moteur 10 et échauffement suffisant du bilame 28 pour que les contacts 24 viennent en position ouverte, il se produit 25 une coupure momentanée de la tension de ligne, les contacts 24 restent ouverts, ce qui permet une décharge au moins partielle du condensateur additionnel de démarrage 22 dans la résistance 23, et empêche ainsi un éventuel soudage des contacts 24 qui seraient traversés par le courant de décharge du condensateur. 30 On remarquera que le relais thermique 26 est commandé par le courant tranversant l'enroulement de démarrage, courant bien plus faible que celui traversant l'enroulement principal. On ne demande aux contacts 24 que d'interrompre seulement le passage du courant de valeur peu élevée du conden-35 sateur additionnel de démarrage 22, et non de laisser passer et de couper le courant dans le circuit comprenant le condensateur, comme c'était le cas, jusqu'ici, dans les relais dont la commande était effectuée par le courant passant dans le circuit de l'enroulement principal. En outre, le relais thermique 26 n'a au-40 cune position préférentielle et peut être fixé en n'importe quel 72 04365 2137458 endroit du moteur, et dans n'importe quelle position» Considérons maintenant les figures 2 à 5» qui représentent un mode de réalisation du relais thermique 26 utilisé dans le circuit de la figure 1. Le bilame 28 est en 5 forme d'ïï, et les extrémités 30 des branches 28-1 et 28-2 sont fixées par un dispositif de serrage 32. Une pièce fixe 34, en forme d'0, faite également de deux métaux, et porteuse d'un contact, a ses branches 34-1 et 34-2, reliées par son extrémité 36 et cette extrémité est également fixées par le dispositif de ser-10 rage 32, Ce bilame 34 est destiné à compenser les variations de la température ambiante. Le conducteur 38 relie la branche 34-2 de la pièce porteuse du contact et la borne 40 elle-mêihe reliée au condensateur 20 de régime permanent (voir figure 1). La rondelle conductrice 42 assure une liaison électrique entre les 15 extrémités 36 et 30 des branches 34-2 et 28-2 de la pièce 34 porteuse du contact et du bilame 28, Le conducteur 44 relie la branche 28-1 du bilame 28 et la bjorne 46 elle-même reliée à 1 ' enroulement de démarrage 18. 20 A l'extrémité 48 de la pièce fixe 34 porteuse du contact, se trouve la partie 50 en forme d'U, qui porte précisément le contact fixe 24-1. Une pièce 52, mobile, en forme d'O, et porteuse d'un contact, a ses branches 52-1 et 52-2 reliées par son extrémité 54, et cette extrémité est elle 25 aussi fixée par le dispositif de serrage 32, A l'extrémité 56 de la pièce mobile 52 porteuse du contact, se trouve précisément le contact mobile 24-2. Le conducteur 60 relie une branche 54 de la pièce mobile 52 porteuse du contact et la borne 62 elle-même reliée au condensateur de démarrage 22 (voir figure 1). Un ré-30 glage par vis 58 permet de fixer la marge de courbure du bilame 28, en fonction de 1*échauffement, et donc la valeur du courant traversant 1'enroulement de démarrage 18 nécessaire pour que les contacts 24 viennent en position ouverte. Un ressort 64 à lames de longueurs 35 inégales relie l'extrémité 56 de la pièce mobile 52 porteuse du contact et la pièce isolante 66 fixée sur l'extrémité 67 du bilame 28. Le- réglage par vis 68 permet de fixer la position de la pièce mobile 52 porteuse du contact lorsque les contacts sont en position ouverte, ce qui fixe donc la marge de courbure du bila-40 me 28 avant que celui-ci reprenne, en se refroidissant, la po- 72 04365 8.- 2137458 eition correspondant à la fermeture des contacts 24. Si l'on se réfère plus précisément à la figure 5, on voit que, lorsque le bilame 28 s'échauffe sous l'effet du courant de démarrage qui le traverse, ce bilame se 5 courbe et son extrémité 67 monte de la position à froid, représentée sur la figure 2, vers la position représentée sur la figure 5} dans cette position, le ressort à lames 64 commande le déplacement de la pièce mobile 52 porteuse du contact de façon à mettre instantanément les contacts en position ouverte. Une fois 10 que le bilame 28 et le ressort à action instantanée 64 ont commandé le déplacement de la pièce mobile 52 porteuse du contact et donc fait venir les contacts 24 en position ouverte comme le montre la figure 5» le bilame 28 peut alors se refroidir et revenir vers la position qu'il occupe à froid (position 28a représentée 15 en pointillé). Le ressort à lames à action instantanée 64 revient alors dans la position 64a représentée en pointillé, en commandant ainsi le déplacement de la pièce mobile 52 porteuse du contact de façon à mettre les contacts en position fermée. Ainsi, la combinaison d'un bilame 28 et d'un ressort à action instan-20 tanée 64 permet la mise en position ouverte des contacts 24 pour une première valeur prédéterminée du courant dans l'enroulement de démarrage 18 (appel de courant au démarrage), et permet ensuite de maintenir ces contacts 24 en position ouverte, le courant ayant alors, dans l'enroulement de démarrage 18, une 25 deuxième valeur prédéterminée plus faible que la première et correspondant au courant normal de régime permanent dans l'enroulement de démarrage 18. On constate, également, que si l'excitation du moteur 10 cessait pour une raison absolument quel-30 conque et à un instant absolument quelconque, tin retard de durée suffisante se trouverait assuré avant que les contacts 24 viennent en position fermée, ce retard étant déterminé par le temps de refroidissement du bilame 28. En particulier, dans le cas où le rotor est à l'arrêt, cas dans lequel le courant traversant 35 l'enroulement de démarrage 18 est maximal, il se produit, lors->que l'excitation du moteur 10 cesse, un retard encore plus important avant que les contacts ne viennent en position fermée, ce qui assure une décharge au moins partielle du condensateur additionnel de démarrage 22 dans la résistance 23 et évite la nais-40 sance d'un arc et le soudage des contacts 24. 72 0436S 2137458 Il est évident que le relais thermique 26 représenté sur les figures 2 à 5 n'est qu'un exemple et qu'on peut parfaitement utiliser d'autres types de relais thermiques. Par exemple, le bilame 28, au lieu d'être branché directement 5 dans le circuit de démarrage, comme on l'a représenté ici, peut être chauffé par une résistance chauffante branchée en série a-vec 1'enroulement de démarrage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et repré-10 sentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 72 04365 10. 2137458 REVENDICATIONS 1.- Moteur à induction, à courant alternatif monophasé, à condensateur en dérivation en régime permanent, caractérisé en ce qu'il comprend, un enroulement princi-5 pal, un dispositif permettant de relier cet enroulement principal à une source d'alimentation alternative monophasée, un enroulement de démarrage, un condensateur de régime permanent, un condensateur additionnel de démarrage, un commutateur à contacts, ces contacts étant en position fermée au repos et le commutateur bran-10 chant le condensateur additionnel de démarrage en parallèle sur le condensateur de régime permanent et un dispositif permettant, lorsque les contacts sont en position ouverte, de décharger le condensateur additionnel de démarrage, et son circuit de démarrage comprend un dispositif assurant le branchement en série du 15 condensateur de régime permanent et de l'enroulement de démarrage, ce branchement en série étant lui-même en parallèle sur l'enroulement principal et assurant l'excitation du moteur, et un dispositif à réponse thermique, relié au dispositif, assurant l'ouverture du commutateur à contacts pour une première valeur 20 prédéterminée du courant traversant le dispositif, et maintenant le commutateur à contacts en position ouverte pour une deuxième valeur prédéterminée, inférieure à la première, du courant traversant le dispositif. 25 caractérisé en ce que le dispositif à réponse thermique est un bilame • caractérisé en ce que le bilame est branché en série avec l'enroulement de démarrage et le condensateur de régime permanent. caractérisé en ce que le bilame est branché en série entre l'enroulement de démarrage et le condensateur de régime permanent. 5.- Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le commutateur à contacts comprend : une 35 pièce fixe et une pièce mobile, portant chacune respectivement l'un des contacts, et un dispositif reliant le bilame et la pièce mobile porteuse d'un contact, ce dispositif permettant la commande d'ouverture des contacts suivant la courbure du bilame. 6.- Moteur selon la revendication 5» 40 caractérisé en ce que le dispositif reliant le bilame et la pièce 2.- Moteur selon la revendication 1, 3.- Moteur selon la revendication 2, 30 4.- Moteur selon la revendication 2, 72 04365 2137458 mobile comprend un ressort non symétrique, à action instantanée, de sorte que la pièce mobile porteuse d'un contact commande la mise des contacts en position ouverte pour une première courbure, de valeur prédéterminée, du bilame, à partir de sa position de 5 repos, et en ce que la pièce mobile porteuse d'un contact maintient les contacts en position ouverte pour une deuxième courbure, de valeur prédéterminée, plus proche de la position de repos, 7»- Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bilame est branché en série entre l'en-10 roulement de démarrage et le condensateur de régime permanent.