Brevet FR2177706A1 — publié le 19731109

L'invention concerne un dispositif réagissant aux températures excessives pour assurer la protection contre les surcharges de machines électriques à balais, notamment de petits moteurs, ce dispositif comportant un détecteur thermique branchant directement ou indirectement le circuit électrique de charge de la machine. Dans les moteurs électriques connus, un détecteur thermique réalisé sous forme de contacteur bimétallique est disposé dans l'enroulement d'excitation principal. Le ressort bimétallique, sensible à la température, de ce contacteur est soumis à l'action de la chaleur dégagée par l'enroulement d'excitation principal. Le contacteur bimétallique provoque la coupure du circuit électrique de charge lorsque la -température-maximale admissible de l'enrou- lement est atteinte. Cette disposition ne garantit pas dans tous les cas la protection nécessaire contre les surcharges. Notamment dans le cas des moteurs électriques à charge fortement variable, comme cela se produit pour les démarreurs de moteurs à combustion interne, on observe parfois des endommagements des collecteurs, par exemple le dressage des lamelles de collecteur, par suite d'un dégagement de chaleur trop important et sans que le dispositif de protection ait réagi. Même dans le cas depetits moteurs ouverts, ce dispositif de protection ne peut pas être mis en application de façon pleinement efficace car l'influence de l'ambiance environnante fausse le contrôle de la température dans l'espace d'enroulement. Dans les moteurs sans enroulement d'excitation, par exemple dans les moteurs à aimant permanent, ce dispositif de protection contre les surcharges n'est en tous cas pas applicable. L'invention a pour but de constituer, pour les machines du type indiqué, un dispositif de protection qui évite la destruction de la machine par suite d'un dégagement de chaleur trop important et qui puisse en outre être utilisé dans toutes les machines électriques à balais. L'invention concerne à cet effet un dispositif du type ci-dessus caractérisé en ce que le détecteur thermique est monté dans l'un des balais de la machine. Ce dispositif procure une protection sûre de la machine contre les surcharges car, dans toutes les conditions de fonctionnement, le dégagement de chaleur provoqué par le passage du courant dans les balais constitue une mesure valable pour ltéchauffement des autres parties de la machine. La description ci-après et les dessins annexés se rapportent à des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels t - La figure 1 représente un balai de moteur électrique avec détecteur thermique incorporé conforme à l'invention; - La figure 2 représente le circuit du moteur et du dispositif de protection avec un élément conducteur à chaud en tant que détecteur thermique; - la figure 3 représente le circuit du moteur et du dispositif de protection avec un élément conducteur à froid en tant que détecteur thermique. Un balai en charbon'l2 appartenant à un moteur à courant continu ll est prévu avec un perçage 13 dans lequel un détecteur thermique 14 est collé par des lamelles de connexion 18, 18a (figure 1). Cependant, en vue de la protection vis-à-vis du courant principal, le détecteur thermique 14 est isolé électriquement du balai. L'isolant est si mince que le passage de la chaleur du balai 12 au détecteur thermique 14 n'est en aucun cas gêné dé façon notable. Dans le circuit de la figure 2, il est prévu un transistor (npn) 20 dont l'émetteur est relié par l'intermédiaire d'un conducteur 21a au conducteur négatif' 22a d'un circuit électrique principal 22 et dont le collecteur est relié par l'intermédiaire d'un conducteur 21b et de l'en- roulement d'un relais 23 au conducteur positif 22b du circuit électrique principal 22. La base du transistor 20 est raccordée à la prise 24 d'un diviseur de tension qui se compose d'une résistance 25 et d'une resistance 14 dépendant de la température et agissant en tant que détecteur thermique. Le détecteur thermique 14 est un élément conducteur à chaud ou une résistance à coefficient thermique négatif qui est raccordée par son extrémité la plus éloignée de la prise 24 au conducteur positif 22b du circuit électrique principal 22. La résistance 25 appartenant au diviseur de tension est raccordée par son extrémité la plus éloignée de la prise 24 au conducteur négatif 22a du circuit électrique principal 22. Le relais 23 est muni d'un contact 26 agissant par ouverture. Lorsque le relais 23 est excité, le contact 26 coupe le circuit électrique principal 22 passant par le moteur 11. Si, en service, le moteur 11 s'échauffe au-delà de la valeur admissible, la résistance du détecteur thermique 14 diminue. Pour une température fixe déterminée, la tension de polarisation positive sur la base du transistor 20 atteint une valeur si élevée que la voie émetteur-collecteur de ce transistor 20 passe dans l'étant conducteur. En fonction de cela, le circuit électrique d'excitation ou de commande 21b, passant par l'enroulement du relais 23 35t fermé. I1 en résulte que le-contact de commutation 26 branché dans le circuit électrique principal 22 est ouvert et que le moteur 11 est hors circuit.Si la température du moteur s'abaisse au-dessous de la valeur prédéterminée, la tension de polarisation sur la base du transistor 20 ne suffit plus, en raison de l'augmentation de la résistance du détecteur thermique 14, pour maintenir dans ltétat conducteur la voie émetteur-collecteur de ce transistor 20. En conséquence, le relais 23 retombe, de telle sorte que le circuit électrique principal 22 du moteur 11 est refermé. Le circuit suivant la figure 3 correspond dans une large mesure à celui de la figure 2. Cependant, le détecteur thermique 114 monté dans le balai 12 est un élément conducteur à froid ou une résistance à coefficient thermique positif. C'est pourquoi l'extrémité du détecteur thermique 114 la plus éloignée de la prise 124 est raccordée au conducteur négatif 22a et l'extrémité de la résistance 25 la plus éloignée de la prise 124 est raccordée au conducteur positif 22b du circuit électrique principal 22. Lorsque la température de fonctionnement du moteur 11 s'élève, la résistance du détecteur thermique 114 augmente, de telle sorte que la tension de polarisation sur la base du transistor 20 devient davantage positive. Lors du dépassement de la température limite admissible, cette tension de polarisation s'est élevée suffisamment pour que la voie de commutation du transistor 20 passe dans l'état conducteur. Le circuit électrique de commande 21b du relais 23 est ainsi fermé; le circuit électrique principal 22 est coupé par le contact de commutation 26 du relais et le moteur 11 est hors circuit. Avec le dispositif de protection contre les surcharges conforme à l'invention, il est aussi possible, lorsque le circuit électrique principal du moteur est coupé et comme cela est indiqué en trait interrompu sur la figure 3, de brancher un dispositif avertisseur optique et/ou acoustique 130. Dans les deux exemples de réalisation décrits, il peut être judicieux d'associer à la résistance dépendant de la température une résistance de tête, de préférence variable. On peut ainsi obtenir une fixation exacte du point de commutation. D'autres avantages du dispositif conforme à l'invention proviennent du mode de construction particulièrement compact du détecteur thermique et de sa réaction précise, même lors de très faibles variations de tension. Bien entendu, l'invention ntest pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Dispositif réagissant aux températures excessives pour assurer la protection contre les surcharges de machines électriques à balais, notamment de petits moteurs, ce dispositif comportant un détecteur thermique branchant directement ou indirectement le circuit électrique de charge de la machine, dispositif caractérisé en ce que le détecteur thermique (14) est monté dans l'un des balais (12) de la machine (11). 20) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur thermique (14) est constitué par une résistance dépendant de la température. 30) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le détecteur thermique (14) est un élément conducteur à chaud. 40) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le détecteur thermique (14) est un élément conducteur à froid. 50) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un relais (23) agissant sur le circuit électrique principal (22) du moteur (11) est commuté en fonction de la valeur de la résistance du détecteur thermique (14). 60) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la voie collecteur-émetteur d'un transistor (20) est branchée dans le circuit électrique d'excitation du relais (23), cette voie pouvant être commutée dans l'état conducteur ou non conducteur en fonction de la valeur de la résistance du détecteur thermique (14). 70) Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le détecteur thermique (14) est un élément d'un diviseur de tension dont la prise (24) est reliée à la base du transistor (20). 80) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qutun dispositif avertisseur est branché lorsque le circuit électrique principal (22) est coupé. 90) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le détecteur thermique (14) est isolé électriquement dans le balai (12).