Brevet FR2208101A1 — publié le 19740621

la présente invention concerne une installation de démarrage et de contrôle, pour un moteur monophasé, d'une machine frigorifique, à blindage hermétique, avec un induit à court-circuit et un enroulement principal, avec en parallèle avec l'enroulement principal un montage en série, comprenant un enroulement auxiliaire et une résistance amont PTCS avec un palpeur de température d'enroulement et un régulateur de température pour la température de 1 évaporateur d'une installation productrice de froid. Dans de telles installations de démarrage et de cofrtr6le,'laWrésistance amont, à dépendance positive de la température (PTC), provoque une partie du décalage de phase qui doit exister entre l'enroulement principal et l'enroulement auxiliaire, afin que le moteur puisse démarrer. En outre, la résistance amont PTC s'échauffe lors du passage du courant, de sorte que, en raison de son coefficient de température positif, elle passe, au bout d'un certain temps de retard, automatiquement dans son état de barrage et déconnecte ainsi l'enroulement auxiliaire après le démarrage du moteur monophasé. I1 est nécessaire de prévoir un palpeur de tempé- rature d'enroulement pour le stator du moteur monophasé, afin e qu'on puisse vérifier, avec sécurité, Si le moteur a bien djémar- ré. La machine frigorifique contient, dansson enveloppe hermétiquement close, en plus du moteur monophasé, un compresseur pour le fluide de refroidissement. Si maintenant, par exemple, la machine frigorique est mise à l'arrêt seulement pour une courte durée, le compresseur, lors du démarrage suivant, doit fonctionner contre une pression de fluide de froid considerable, de sorte que le moteur monophasé, dans.certains cas, ne peut pas démarrer.Etant donné que le prélèvement de courant à l'état d'arrêt est particulièrement grand, les enroulements du stator s'échauffent fortement. le palpeur de température d'enroulement doit alors- -interrompre l'amenée de courant, au moteur monophasé, lors d'un dépassement d'une température déterminée de l'enroulement. I1 est connu, dans ces conditions, de prévoir en contact thermique avec les enroulement de stator, un palpeur de'température, de type non précisé, constitué comme un ressort bi métallique. Dans les montages de démarrage et de contrôle connus, le palpeur de température actionne un contacteur de protection, dispose à l'intérieur de l'enveloppe de blindage, connecté en série avec le moteur monophasé.Etant donné que, à 'latérieur du blindage, règne la pression de vapeur du fluide de refroidissement, et, qu'en outre, de l'huile est projetée dans toute l'enceinte intérieure, il est nécessaire que le contacteur de protection soit enfermé, isolé de la pression par rapport à l'enceinte intérieure du blindage, en vue d'éviter une salissure des contacts et du circuit de refroidissement. la construction est alors très difficile pour assurer encore un contact thermique encore suffisant entre les enroulements de stator, d'une part, et d'autre part, le ressort bimétallique enfermé dans le blindage avec le contacteur de protection. La présente invention a pour but de prévoir, dans une installation de démarrage et de contrôle du type men tionné, un palpeur de température d'enroulement qui soit insensible à la salissure par le fluide de refroidissement ou le lubrifiant, et qui permette en outre de renoncer à un contacteur de protection spécial à l'intérieur de l'inveloppe. 'invention est caractérisée en ce que le palpeur de température d'enroulement est constitué comme une résistance avec coefficient de température imposé, un contacteur de régulation appartenant au régulateur de température, étant commandé par un palpeur de température de vapeur ainsi que par la chute de tension à la résistance. Le contacteur de régulation qui, de toute façon, est prévu dans toutes les installations de refroidissement est alors utilisé en même temps comme contacteur de protection. le palpeur de température d'enroulement, constitué comme une résistance, peut être facilement enfermé hermétiquement par rapport à l'enceinte intérieure de l'enveloppe, par exemple par fusion dans du verre. En outre, une résistance est montée dans un espace de construction très réduit, par exemple à l'intérieur d'une rainure de stator, comme un contacteur de protection blindé, qui est actionné par un ressort en bi-métal. Le contacteur de régulation peut être commandé de manière très précise, en dépendance de la tension apparaissant à la résistance, lorsque, suivant une autre caractéristique de l'invention, le contacteur forme 9 en commun avec un enroulement magnétique, un relais, un contacteur à valeur de seuil étant monté en amont de l'enroulement magnétique, à l'entrée duquel est amenée la tension apparaissant à la résistance. Le contacteur à valeur de seuil peut, par exemple, 8tre constitué comme une bascule de Schmitt, répondant alors dans le domaine des températures critiques, déjà à une très faible différence de température. La description ci-après se rapporte à un exemple de réalisation, représenté au dessin joint qui montre un schéma des connexions de l'installation. La figure représente une enveloppe de blindage 10 hermétiquement fermée d'une machine frigorifique, indiquée en traits-points. L'enveloppe 10 est constituée en un matériau métallique et est reliée électriquement à la masse au point 11. Â l'intérieur de l'enveloppe 10 est disposé un moteur monophasé ainsi qu'un compresseur, non représenté. Le moteur monophasé présente un enroulement principal 12, un enroulement auxiliaire 13, ainsi qu'un induit à court-circuit 14. L'enrouleur auxiliaire 13 est monté en série avec une réssitance à coefficient de température positif (PRO) 15. Le montage en série de l'enroulement auxiliaire 13 et d 'une résistance amont 15 est monté en paral- -lèle avec l'enrouoement principal 12.Les deux bornes de branchement de ltenroulement principal 12 sont sorties à l'ex- térieur de lrenveloppe de blindage 10, par deux conducteurs de courant 16 17, et reliées aux deux bornes 18, 19 d'un réseau à tension alternatIve. Entre le premier conducteur de courant 16 et la première borne à tension alternative 18 est monté un contacteur de régulation 20 qui forme avec un enroulement magné- tique 21, un relais 22. l'enroulement magnétique 21 est relié d'un côté à la masse et il est alimenté en courant par un régulateur de température électronique 23. L'étage de sortie, de ce régulateur 23 forme un contacteur à valeur de seuil 24, qui est constitué de préférence comme une bascule de Schmitt, dont la sortie est reliée à l'enroulement magnétique 21. La bascule de Schmitt 24 est précédée par un diviseur de tension qui est monté entre une borne à tension continue 25 et la masse, et qui est constitué par le montage en série d'une résistance 26, d'une résistance à coefficient de température négatif (NTC) 27 et d'une résistance à coefficient de température positif (PIC) 28 La résistance PTC 28 sert ainsi de palpeur de température d'enroulement pour le moteur monophasé et la résistance NTC 27 sert de palpeur de température d'évaporateur. la résistance PIC 28 est reliée d'un c8té à l'enveloppe 10 et ainsi à la masse, tandis que son autre borne est sortie de l'envelopEe à travers un conducteur de courant 29 et est raccordée à la résistance NTC 27. l'entrée de la bascule de Schmitt 24 est reliée au point de jonction entre la résistance 26 et la résistance NTC 27. Dans le moteur monophasé, l'enroulement auxiliaire 13 possède sensiblement le même nombre de spires que 11 enroulement principal 12. Pour la fabrication de l'enroulement auxiliaire 13, un fil de section plus faible est choisi, de sorte que la résistance ohmique est supérieure à celle de lsen- roulement principal 12. Gracie à la résistance ohmique élevée, et à la résistance PTC 15 montée en série, on obtient un décalage de phase d'environ 20 à 300 C entre l'enroulement principal 12 et l'enroulement auxiliaire 13. Cette différence de phase relative est suffisante pour produire un couple de démarrage de moment suffisamment élevé. Si le contacteur de régulation 20 est fermé, un courant s'écoule d'abord dans les deux enroulements de stator 12, 13 et le moteur monophasé démarre. Le courant qui passe à travers les enroulements auxiliaires 13 est, en tous cas, suf- fisamment fort pour que l'enroulement auxiliaire 13 soit surchargé en régime normal,en raison de la faible section transversale de son fil. En vue d'éviter cet incident, la résistance PIC 15 est prévue comme contacteur temporisé. Elle limite le flux de courant à travers l'enroulement auxiliaire 13 après l'écoulement d'un temps de retard de quelques secondes, pendant lesquelles le moteur monophasé atteint sa vitesse de rotation de régime la résistance PTC 15 n'est pas en contact thermique avec les enroulements de stator 12, 13 ni avec 19 enveloppe 10.En conséquence, sa vitesse d'échauffement est déterminée uniquement par sa propre capacité calorifique. Dans l'exemple de réalisation, on utilise par exemple une résistance PTC 15 qui présente, à l'état froid, jusquià une température d'environ 1200 C une valeur de résistance d'environ 100 ohm. Cette valeur croît avec l'augmentation de température rapidement jusqu'à 500 ohm pour 1300 C et 10 000 ohm pour 1400 C. A l'intérieur d'un intervalle de température de seulement 200 C la valeur de résistance croit donc de cent fOis Après le démarrage du moteur monophasé, la résistance PTC 15 atteint la température critique supérieure à 1300 C, après un temps de quelques secondes.Suivant la ré- sistance ohmique ae 1 'enroulement auxiliaire 13, sa valeur de résistance se stabilisera quelques milliers d'ohm, de sorte que le courant à travers l'enroulement auxiliaire 13 décroît jusqu'à quelques p6ur/cent du courant de démarrage. Malgré le fluide courant amoindri, la résistance PTC 15 ne se refroidit pas davantage, car en raison de la valeur de résistance fortement accrue, se produit sensiblement la même puissance de perte. La résistance N?C 27 sert de palpeur de température de l'évaporateur. Dans l'exemple de réalisation, la machine frigorifique hermétiquement blindée est prévue pour une armoire frigorifique. La résistance NTC est choisie telle que, pour une température de mise en circuit'de -18 C, elle ait uné valeur de résistance de 3 000 ohms et pour une température de coupure de -27 C, elle ait une valeur de 7000 ohm. La résistance 26 et la bascule de Schmitt 24 sont dimensionnées de telle sorte que la bascule 24 commute sa position chaque fois pour ces valeurs de température. L'hystérésis de connexion de la bascule de Schmitt 24 peut alors être réglée à la valeur désirée par un dimensionnement approprié du couplage de, rétroaction positif.Lorsque la température de mise en circuit est atteinte, la résistance NTC 27 présente une valeur de résistance inférieure, de sorte que, à l'entrée de la basculede Schmitt 24 règne également une tension plus basse. la bascule 24 provoque une inversion de signal, c'est-à-dire que sa tension de sortie saute au potentiel positif, aussitot que, à son entrée, la tension de mise en circuit est dépassée vers le bas, AInsi l'enroulement magnétique 21 est traverse par le courant et il ferme le contacteur régulateur 20. Dans le temps qui suit, le moteur monophasé tourne, et la machine frigorifique fonctionne, de sorte que la température d'évaporateur de l'armoire frigorifique, décroit progressivement, jusqu'à ce que la température de coupure soit dépassée vers-le basO A ce moment, ia tension de sortie-de la bascule de Schmitt saute à nouveau au potentiel négatif, et l'enroulement magnétique 21 est sans courant0 - La bascule de Schmitt 24 peut, d'une manière connues Strie constituée comme un amplifIcateur opérationnel à couplage de rétroartion positif, mans on peut également utiliser deux transistors avec émetteurs accouplés, Dans la description de fonctionnement du régulateur de température 23, on n a pas considéré jusqu'à maintenant la résistance PTC 28, qui sert de palpeur de température d enroulement Dans le cas d'une température d'enroulement normale, cela est admissible, car les caractéfistioues de température des deux résistances PTC 15 et 28 sont sensiblement concordantes, c0est-à-dZre par ce que la résistance PTC 28 présente une résistance à froid de seulement 100 ohm, cette valeur étant négligeable par rapport aux valeurs de résistance 26 et-27. Malgré les caractéristiques de température identiques, les deux résistances PTC 15 et 28 se distinguent considérablement dans leur mode d'actions le palpet de température d'enroulement 28 est alimenté er; courant à travers des résistances à valeur ohmique relativement élevée 26 et 27, de sorte que ce courant reste largement inférieur à sa valeur maximale admissible, et que l'échauffement propre ne joue aucun roule. Par contre, le palpeur de température d'enroulement 28 est en contact thermique aussi étroit que possible avec les deux enroulements de stator 12, 13. Il peut, par exemple, etre monté dans une rainure du stator, dans laquelle sont logées aussi bien des spires de l'enroulement principal 12 que des spires de l'enroulement auxiliaire 13. Aussit3t que, du fait que, par exemple, l'in duit de ourt-circuit 14 n'a pas démarré, la température d'enroulement stéleve au--dessus de la température limite admis sible de 1300 C, la valeur de la résistance 28 croît tellement qu'elle devient supérieure à la valeur de la résistance NTC 27. A 15entrée de la bascule dv Schmitt 24, une tension apparat alors qui est dans tous les cas nettement supérieure à la tension de seuil de coupure du circuit. La tension de sortie de la bascule de Schmitt 24 saute en conséquence au potentiel de masse, de sorte que le contacteur régulateur 20 s'ouvre en' rai son de son enroulement magnétique sans courant. Il est particulièrement avantageux d'utiliser de cette manière le contacteur régulateur 20, en même temps comme rontacteur de protection qui interrompt l'amenée de courant au moteur monophasé dans le cas de température d'enroua lement trop élevée. Un autre avantage de l'installation de démarrage et de surveillance décrite, réside en ce que, pour la surveillance de deux températures'différentes, à savoir la températurè d'évaporateur et la température d'enroulement, il suffit d'une bascule de Schmitt unique 24, par ce que les deux résistances de palpage 27, 28 connectées en série présentent des coefficîents de température opposés Enfin, pour la machine frigorifique à blindage hermétique, seules trois amenées de courant sont nécessaires, à savoir deux pour le moteur monophasé avec le montage de 'démarrage, et un pour le montage de surveillance avec la réBistance PTC 28. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation cidessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'invention0 REVENDICATIONS 10) Installation de démarrage et de contrôle pour un moteur monophasé9 d'une machine frigorifique, à blindage hermétiques avec un induit à court circuit et un enroulement principal, avec en parallèle avec 17enroulement principal, un montage en série comprenant un enroulement auxiliaire et une résistance amont PIC, avec un palpeur de température d'enroulement et un régulateur de température pour la température de l'évaporateur d'une installation productrice de froid, installation caractérisée en ce que le palpeur de température d'enrou- lement est constitué comme une résistance (28) avec coefficient de température imposé, un contacteur de régulation (20) appartenant au régulateur de température (23),, étant commandé par un palpeur de température de vapeur (27) ainsi que par la chute de tension à la résistance (28). 20j Installation suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le contacteur de régulation (20) forme, avec un enroulement magnétique (21)9 un relais (22), un contacteur à valeur de seuil (24) étant monté en amont de l'enroulement magnétique (21) à l'entrée duquel peut être amenée la tension apparaissant à la résistance (28). 30) Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que, comme palpeur de température d'évaporateur, est prévue une résistance (27) dont la caractéristique de température s'étend en sens opposé à celle de la résistance (28). 40j Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les deux résistances sont connectées en série et ce montage en série (27, 28) est connecté en amont du contacteur à valeur de seuil (24). 50! Installation suivant l'une quelconque des revendications X ou 49 caractérisée en ce que le palpeur de tem- pérature d'évaporateur (27) est constitué par une résistance NTC et le palpeur de température d'enroumement (28) est constitué par une résistance PTCo 60) Installation suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce qu'une résistance amont (26 de la résistance NTC (27) et ia résistance PTC (28) forment un diviseur de tension, l'entrée du contacteur à valeur de seuil (24), qui est constitué comme une bascule de Schmitt, étant raccordée au point de jonction des résistances (27, 28). 70) Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que la résistance PIC (28) est disposée à l'intérieur d'une enveloppe (10) servant au blindage de la machine, constituée en urXe-mstibre métallique, et reliée électriquement à la masse, la résistance PIC (28) étant reliée d'un côté à l'enveloppe (10) et de l'autre c8té à la résistance NTC (27) par l'intermédiaire d'un conducteur de courant (29) pénétrant dans l'enveloppe (10). 80) Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 79 caractérisée en ce que la résistance PIC (15) quiet en série avec l'enroulement auxiliaire (13) est disposée à l'intérieur de 11 enveloppe de blindage (10) sans contact thermique avec le moteur monophasé ou l'enveloppe, les deux bornes de branchement de l'enroulement principal (12) étant raccordées, par l'intermédiaire de deux conducteurs de courant (16, 17) qui traversent l'enveloppe, avec les bornes (18, 19) d'un réseau à tension alternativez 90) Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce que le contacteur régulateur (20) est monté entre l'une des bornes (18, 19) et le conducteur d'amenée de courant correspondant (16 ou 17,). 10 ) Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la résistance PTC (28) qui sert de palpeur de température est disposée en contact thermique étroit avec les enroulements de stator (12, 13) et à l'intérieur d'une rainure du stator.