Brevet FR2218142A1 — publié le 19740913

La présente invention se réfère à l'entrainement des essoreuses centrifuges. Cet entrainement est très généralement assuré par des moteurs électriques asynchrones qui présentent l'avantage d'une très grande simplicité constructive et qu'il est facile de réaliser de manière qu 'ils puissent supporter des atmosphères humides ou renfermant des vapeurs quelque peu corrosives ou déflagrantes. Par contre de tels moteurs ont une vitesse de rotation pratiquement invariable et ils ne comportent qutun couple de démarrage réduit, provoquant un appel de courant très important. Or en raison des masses mises en jeu, le démarrage d'une essoreuse de grandes dimensions est obligatoirement assez lent. D'autre part il est fréquent qu'on soit amené à envisager de faire tourner de telles machines à des vitesses très différentes, par exemple à une vitesse lente pour assurer le traitement d'articles ou de produits au sein d'un liquide, puis a vitesse rapide pour réaliser l'essorage après traitement ; on peut encore citer le cas des essoreuses à déchargement par le fond avec racloirs ou couteaux, etc... On a proposé diverses dispositions pour assurer l'entratnement des essoreuses à vitesse variable. On a par exemple utilisé des moteurs hydrauliques, qui donnent toute satisfaction en ce qui concerne la variation de vitesse, mais qui nécessitent beaucoup d'entretien, notamment en raison de la pollution de l'huile qui constitue le fluide moteur. On a également mis en oeuvre des moteurs à courant continu, mais les collecteurs de ces machines posent des problèmes d'entretien délicats, notamment dans les ambiances humides et/ou corrosives. Ils sont à bannir en milieux dangereux. Il est encore possible d'envisager d'utiliser des moteurs asynchrones à bagues. mais la encore on se heurte aux problèmes des contacts frottants. En outre si le moteur à bagues permet un démarrage plus facile, il ne peut travailler en service normal à plusieurs vitesses. Enfin sur certaines petites machines on a monté des variateurs à courroie, ce qui constitue une solution parfaite au point de vue théorique, mais absolument inapplicable en pratique aux machines d'une certaine puissance. La présente invention tend à remédier aux inconvénients qui précèdent et à permettre d'établir un dispositif d'entrainement pour essoreuse qui assure un démarrage facile et qui autorise la marche normale à plusieurs vitesses. Conformément à l'invention le dispositif d'entraînement com prend un moteur asynchrone alimenté en courant alternatif à partir d'un changeur de fréquence statique. On comprend qu'un tel dispositif permet de faire tourner le moteur dans ses conditions de fonctionnement normal à une vitesse déterminée par la fréquence du courant d'alimentation et qu'on peut donc faire varier comme on le désire. D'autre part il est possible d'assurer l'accélération de l'essoreuse en maintenant le moteur dans la partie de sa caractéristique qui correspond au couple maximal. On sait en effet que lorsqu'on freine progressivement un moteur asynchrone alimenté en fréquence constante, le couple qu'il développe va d'abord en augmentant jusqu a un maximum pour une vitesse un peu inférieure à celle prévue pour sa marche normale, puis décroit ensuite assez rapidement. Si l'on règle la variation de fréquence pour se trouver toujours au point de couple maximal pendant la période du démarrage, on réalise ce dernier dans les meilleures conditions et dans un temps relativement court. Si le changeur de fréquence est réversible, on peut même envisager d'utiliser le moteur comme frein lors de l'arrêt de l'essoreuse. Il suffit à cet effet d'abaisser progressivement la fréquence de son courant d'alimentation. Il fonctionne alors en génératrice hypersynchrone en renvoyant au réseau l'énergie de décélération de les soreuse. Toutefois la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, telle qu'on l'a exposé ci-dessus, se heurte fréquemment à certaines difficultés, au moins pour les vitesses lentes. Tout d'abord un changeur de fréquence statique fournit un courant très chargé en harmoniques, de sorte que le moteur peut s'accro- cher sur l'un de ceux-ci et ne plus tourner à la vitesse prévue. D'autre part tout moteur asynchrone comporte un glissement qui stéva- lue en nombre de tours/minute. C'est ainsi qu'un moteur ordinaire prévu pour 1 450 tours sous 50 hertz, comporte un glissement de 50 tours/minute. Si l'on abaisse la fréquence d'alimentation à 5 hertz, ce qui correspondrait à une vitesse synchrone de 150 tours/minute, la vitesse réelle est de 150 - 50 = 100 tours/minute, c'est-à-dire que le glissement représente 1/3 de la vitesse synchrone. On voit que plus on abaisse la fréquence d'alimentation, plus le glissement prend de l'importance par rapport à la vitesse synchrone et plus par conséquent le fonctionnement devient instable. Pour parer à cet in convenaient l'invention envisage plusieurs solutions. Une première solution consiste a interposer entre le changeur de fréquence et le moteur des filtres éliminant les harmoniques du courant, tout le moins aux très basses fréquences L'inconvénient de cette solution est que de tels filtres ne peuvent être établis que pour une gamme de fréquences assez réduite. Toutefois ils peuvent être parfaitement efficaces au début du démarrage ou dans le cas de la marche normale à vitesse réduite et il est toujours possible de les mettre hors d'action pour les vitesses supérieures. Dans une deuxième solution l'on réalise le moteur de manière à ce que son glissement en charge normale se trouve réduit dans toute la mesure du possible. Pour reprendre l'exemple précédent, si la vitesse normale du moteur est élevée à 1 475 tours/minute, ce qui correspond à un glissement de 25 tours/minute, sous 5 hertz la vitesse de fonctionnement est de 125 tours/minute, c'est-à-dire que le glissement ne représente plus que le 1/6ème de la vitesse synchrone. Le fonctionnement est donc plus stable et l'on peut descendre à des fréquences encore plus basses. Une troisième solution consiste à prévoir les connexions du stator du moteur de manière qu'onpuisse changer le nombre de pôles statoriques ou, pour parler plus correctement, celui des axes polaires. L'on peut ainsi prévoir par exemple un stator susceptible de présenter à volonté deux ou quatre axes polaires. Pour le début du démarrage ou la marche à vitesse lente on peut utiliser la combinaison à quatre axes polaires avec laquelle pour une même vitesse de rotation le pourcentage de glissement est réduit de moitié par rapport à la combinaison à deux axes. On peut alors fonctionner de façon stable à des vitesses synchrones relativement faibles, par exemple 75 tours ou moins. Enfin une quatrième solution pratique, qui convient plus particulièrement au cas des essoreuses normalement utilisées à deux vitesses en fonctionnement normal, consiste à interposer entre le moteur et l'essoreuse un réducteur de vitesse susceptible d'être mis aisément hors d'action, par exemple une boite à prise directe et à démultiplication de rapport 1/4. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages quelle est susceptible de procurer La figure unique est un schéma montrant une essoreuse entraînée par un moteur asynchrone à nombre de piles variables, alimenté par un changeur de fréquence. On aperçoit en 1. l'essoreuse supposée verticale. Son arbre 2 est accouplé avec celui (non visible) du moteur asynchrone supérieur 3 dont le stator peut présenter à volonté soit deux axes polaires, soit quatre. Un câble 4 relie les différents enroulements statoriques à un commutateur 5 qui permet de choisir la combinaison désirée. Ce commutateur est alimenté à travers une ligne 6 par un changeur de fréquence 7 dont l'entrée est reliée au réseau 8. Pour démarrer l'essoreuse on règle le changeur 7 pour sa fréquence la plus basse et à mesure que le moteur prend de la vitesse, on augmente progressivement cette fréquence. On comprend que si l'on désire faire fonctionner l'essoreuse non pas à sa vitesse maximale, mais bien à une vitesse plus lente, par exemple pour le trempage de certains articles, il suffit d'arrê- ter l'opération lorsque la vitesse désirée est atteinte. Pour décélérer l'essoreuse à partir de sa vitesse maximale, on peut, si le changeur de fréquence 5 est réversible, procéder à l'inverse, c'est-à-dire réduire progressivement la fréquence en faisant ainsi fonctionner le moteur 3 en génératrice hypersynchrone renvoyant de l'énergie au réseau ou sur des résistances. Lorsqu'on atteint des fréquences exagérément basses, il suffit en général d'actionner le frein mécanique, mais il est possible de recourir au commutateur pour abaisser encore la vitesse de moitié en freinage par récupération. I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'a titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. L'invention est évidemment applicable à tous les types d'essoreuses posant les mêmes problèmes. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif pour l'entraînement des essoreuses, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur asynchrone alimenté en courant alternatif à partir d'un changeur de fréquence statique. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le changeur de fréquence est réversible pour permettre le freinage par récupération. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu il comporte un filtre éliminateur des harmoniques au moins pour la gamme des plus basses fréquences mises en jeu à partir du changeur. 4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur est prévu avec un très faible glissement en charge normale. 5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur est établi à nombre d'axes polaires variable, un commutateur correspondant lui étant associé pour assurer les diveres combinaisons de connexions. 6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre le moteur et l'essoreuse est interposé un changement de vitesse comportant une prise directe et un rapport assurant une démultiplication entre le moteur et l'essoreuse.