Brevet FR2395578A1 — publié le 19790119

La présente invention concerne d'une manière génerale les rhéostats liquides automatiques propres au démarrage d'un quelconque moteur à démarrage rotorique, et vise plus particulièrement ceux de ces rhéostats liquides qui sont à niveau variable. Un tel rhéostat liquide automatique, qui se trouve par exemple décrit dans le brevet français NO 1 216 101, comporte d'une manière générale un réservoir, qui contient de l'électrolyte, une cuve de démarrage, qui est disposée au-dessus dudit réservoir et dans la partie supérieure de laquelle sont disposées des électrodes, des bornes de connexion propres à une liaison desdites électrodes au rotor du moteur à démarrer, une canalisation de communication établie entre ledit réservoir et ladite cuve de démarrage, et des moyens de commande propres à un passage contrôlé d'électrolyte dudit réservoir å ladite cuve de démarrage. Dans la réalisation décrite dans le brevet français NQ 1 216 101, ces moyens de commande sont constitués par des résistances de chauffage qui, disposées à la partie supérieure du réservoir à électro lyte, sont mises sous tension au moment du démarrage du moteur â contrôler, et, qui,par la dilatation du matelas d'air au-dessus du niveau d'électrolyte dans ce réservoir, provoquent, lors de ce démarrage, un envahissement progressif de la cuve de démarrage par de l'électrolyte, et donc, une submersion progressive des électrodes présentes à la partie supérieure de cette cuve de démarrage. Ces rhéostats liquides à niveau variable ont pour avantage, notamment vis-à-vis des rhéostats liquides à niveau constant, d1 éviter toute pointe d'appel de courant au démarrage du moteur à contrôler, et de présenter une autonomie mécanique totale par rapport à ce moteur, autorisant une commande automatique à distance de celui-ci. Nais, les rhéostats liquides à niveau variable, tels que décrits dans le brevet français NO 1 216 101, présentent le double inconvénient d'avoir, au démarrage du moteur à lancer, une constante de temps non négligeable, correspondant au temps inévitablement nécessaire au chauffage, par les résistances qu'il baigne, du matelas d'air surplombant l'électrolyte dans le réservoir contenant celui-ci, et de rendre malaisé tout réglage de la progressivité obtenue dans ledit démarrage. La présente invention a pour objet un rhéostat liquide automatique à niveau variable du genre succinctement exposé ci-dessus et avantageusement exempt des inconvénients également succinctement exposés ci-aessuso Suivant l'invention, les moyens de commande mis en oeuvre pour un passage contrôlé d'électrolyte du réservoir à électrolyte à la cuve de démarrage lors du démarrage du moteur à lancer comportent des moyens de pompage, en pratique une pompe, sous le contrôle desquels se trouve la canalisation de communication établie entre ledit réservoir et ladite cuve. Cette pompe, mise en route lors du démarrage du moteur à lancer, intervient sans retard, et le rhéostat liquide automatique suivant l'invention ne présente donc aucune constante de temps. En outre, de préférence, la pompe qui le caractérise est à débit réglable, par exemple à l'aide d'une vanne interposée sur la canalisation de communication qu'elle contrôle. Grâce à une telle vanne, il est avantageusement possible à l'utilisateur d'ajuster à son gré le temps de démarrage du moteur à lancer, en fonction par exemple du type de ce moteur ou du type de travail qu'il a à fournir. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation d'un rhéostat liquide automatique suivant l'invention; - la figure 2 est un bloc diagramme illustrant le schéma électrique de montage de ce rhéostat ainsi que son raccordement au moteur dont il doit contrôler le démarrage. Conformément à la forme de réalisation illustrée par la figure 1, le rhéostat liquide automatique suivant l'invention comporte un réservoir à électrolyte 10 fermé par un couvercle Il formant plancher pour ses autres constituants. C'est ainsi notamment que ce couvercle Il porte, à l'abri d'un capot de protection 12, une cuve de démarrage 13, un bloc de contacteurs de court-circuit 14, un moteur 15, et un condensateur 45 (non visible sur la figure 1). La cuve de démarrage 13, qui est donc disposée au-dessus du réservoir à électrolyte 10, est étanche; dans l'exemple de réalisation représenté, elle est formée d'une virole 16 rapportée par soudage sur le couvercle Il et fermée elle-même par un couvercle 17. Cette cuve de démarrage est reliée au réservoir 10 par une canalisation de communication 18; dans l'exemple représenté,celle-ci, qui est dans sa quasi totalité disposée dans le réservoir à électrolyte 10, débouche dans la cuve de démarrage 13 à la partie inférieure de celle-ci, et s'étend un peu au-delà du fond de cette cuve formé par le couvercle Il du réservoir 10. En outre, entre la cuve de démarrage 13 et le réservoir 10 est prévu un évent 19, qui fait communiquer la partie supérieure de cette cuve avec la partie supérieure de ce réservoir. Au couvercle 17 de la cuve de démarrage 13 sont suspendues trois électrodes métalliques 20 ayant chacune un contour globalement triangulaire allant en s 1effilant dudit couvercle à leur extrémité libre; de préférence, les électrodes 20 sont en métal déployé (non représenté sur les figures) ce qui en augmente avantageusement la surface de 30%. Par des conducteurs 21, ces électrodes 20 sont chacune respec tivenient reliées à des bornes de connexion 22 propres à leur liaison au rotor 23 du moteur 24 à contrôler, figure 2. En outre, sur sa face inférieure, le couvercle 17 de la cuve de démarrage 13 porte un contact interrupteur 25, qui est normalement ouvert, st qui, pour sa commande en fermeture, est sous le contrôle d'un flotteur 26. Tel que représenté à la figure 2, ce contact interrupteur 25 est interposé sur l'alimentation électrique d'un relais de courtcircuit 27 auquel est asservi le bloc de contacteurs 14o Tel qu'illustré par la figure 2, ce bloc de contacteurs 14 comporte des contacts de court-circuit 27a qui sont commandés par le relais 27, et qui sont interposés sur des conducteurs 28 établis chacun respectivement en court-circuit vis-à-vis des électrodes 20. De manière semblahle, sur l'alimentation électrique du moteur 15 est interposé un contact interrupteur 27b commandé par le relais 27. Pour ce dernier, le schéma se complète par un contact interrupteur d'auto-alimentation 27c en dérivation vis-à-vis du contact interrupteur 25, et par le condensateur 45, en dérivation vis-à-vis de sa bobine Sur la rigure 2 on a également représenté les conducteurs de phase P7, P2, P3 nécessaires à l'alimentation du stator 30 du moteur 24 à lancer, ainsi que le conducteur de neutre N correspondant. Dans l exemple représenté, l'alimentation du moteur 15 et du relais de court-circuit 27 se fait entre l'un de ces conducteurs de phase et le conducteur de neutre. Bien entendu, et tel que représenté, sur les conducteurs de phase P1, P2, P3 sont interposés des contacts interrupteurs 31a commandés par un relais 31 sur l'alimentation duquel se trouve â son tour interposé un interrupteur de mise en marche 32. Le réservoir 10 contient de ltélectrolyte 35, et, après mise en service, et tel qu'il apparaîtra ultérieurement, il en est normalement de même pour la cuve de remplissage 13, au ras du débouché dans celle-ci de la canalisation 18. Des moyens de commande sont nécessaires pour un passage contrd- lé d'électrolyte 35 du réservoir 10 à la cuve de démarrage 13. Suivant l'invention, ces moyens de commande comportent une pompe 36 sous le contrôle de laquelle se trouve la canalisation 18. Dans l'exemple représenté, la pompe 36 est une pompe immergée portée en bout d'un manchon 37 suspendu à la partie inférieure du couvercle 11 du réservoir 10, à l'aplomb du moteur 15. A l'abri de ce manchon 37 est établi l'arbre qui, calé sur l'arbre de sortie du moteur 15, assure l'entraSnement du rotor de la pompe 36 (non visible sur la figure 1). Sur cette figure 1 on a schématisé en 38 l'ouie d'aspiration de la pompe 36. La canalisation 18 est reliée à la volute de refoulement de cette pompe. De préférence, la pompe 36 suivant l'invention est à débit réglable. Par exemple, et tel que schématisé à la figure 1, une vanne 39 est, pour le réglage de ce débit, interposée sur la canalisation 18. La commande de cette vanne se fait par exemple à partir d'une manette 40 à la disposition de l'usager; dans l'exemple représenta, cette manette 40 est montée rotative sur la face supérieure du couvercle Il du réservoir 10, et une tringlerie 41 la relie à la vanne 39 qu'elle contrôle. Â la mise en service du rhéostat liquide automatique suivant l'invention on assure, par les bornes 22, un raccordement électrique des électrodes 20 au rotor 23 du moteur 24 à contrôler, on assure un raccordement convenable du relais de court-circuit 27 et du moteur 15, tel que décrit ci-dessus, on assure un remplissage suffisant en électrolyte 35 du réservoir 10, cet électrolyte étant cnoisi en nature et/ou en dosage pour correspondre a la puissance installée aux bornes des électrodes 20, c'est-à-dire à la puissance du moteur 24, et, par action sur la manette 40, on règle le débit de la pompe 36 commandée par le moteur 15 en fonction du type de démarrage souhaité pour ce moteur. On a supposé, sur la figure 1, que le moteur 24 était à 1' arrêt: l'interrupteur 26 est ouvert et donc le relais de courcircuit 27 n'est pas alimenté; par suite, les contacts 27a et 27c commandés par ce relais sont ouverts, tandis que le contact 27 qu' il commande également pour contrôle de l'alimentation du moteur 15 est fermé. Comme mentionné ci-dessus, on a également supposé, sur la figure 1, que par suite d'un usage préalable du rhéostat suivant l'invention, il y avait, au fond de la cuve de démarrage 13, de ltélectrolyte 35 à ras avec le débouché dans cette cuve de la canalisation 18. Dans l'exemple représenté, les électrodes 20 trempent alors par leur extrémité dans cet électrolyte 35, ce qui assure la fermeture du circuit rotorique du moteur 24 et donc la possibilité pour ce moteur de développer un couple dès sa mise sous tension. Cette mise sous tension se fait par fermeture de l'interrupteur de commande 32. Dès cette fermeture, et en pratique dès la fermeture des contacteurs 31a qui. en dépend, le moteur 15 se trouve sous tension et la pompe 36 envoie donc immédiatement de l'électrolyte 35 dans la cuve de remplissage 13. Cette cuve de remplissage 13 se trouve ainsi peu à peu envahie par l'électrolyte 35, ce qui conduit à une submersion progressive des électrodes 20, tel que schématisé en traits interrompus à la figure 1; conjointement l'évent 19 évite la compression de l'atmos sphère dans la cuve de remplissage 13. À la mise sous tension du moteur 24, la résistance de son circuit rotorique était quasi infinie, abstraction faite du faible engagement des électrodes 20 dans l'électrolyte 35. Du fait de la submersion progressive des électrodes, la résistance de ce circuit rotorique diminue progressivement, et il en résulte que le couple que le moteur 24 est susceptible de développer augmente progressivement, ce couple étant inversement proportionnel à la valeur des résistances insérées dans son circuit rotorique, à savoir celles dues aux électrodes 20, dont la section est progressivement croissante. Mais le démarrage progressif ainsi obtenu pour le moteur 24 se fait avantageusement sans pointe d'appel de courant, puisqu'un tel appel de courant est lui aussi inversement proportionnel à la valeur des résistances insérées dans son circuit rotorique. Lorsque le niveau d'électrolyte 35 dans la cuve de remplissage 13 atteint le flotteur 26, celui-ci ferme l'interrupteur 25 qu'il contrôle, ce qui met sous tension le relais de court-circuit 27. Il en résulte d'une part le court-circuitage des électrodes 20 par les contacts 27a commandés par ce relais 27, et d'autre part l'ouverture du circuit d'alimentation du moteur 15, par le contact 27b egalement commandé par ce relais 27, ét donc l'arrêt de la pompe 36. L'électrolyte 35 présent dans la cuve de remplissage 13 se vide alors par simple gravité dans le réservoir 10, par la canalisation 18 et la pompe 36. Mais, le relais de court-circuit 27 demeure sous tension par son contact d'auto-alimentation 27c-. Bien qu, dans une certaine mesure, le reflux de l'électrolyte 35 se trouve freiné par le rotor de la pompe 36, le rhéostat suivant l'invention est rapidement en état d'effectuer un nouveau démarrage. Ce rhéostat présente de nombreux avantages. Tout d'abord, il est en mesure d'assurer un démarrage progressif du moteur 24, sans pointe d'appel de courant, et à distance de ce moteur. En outre, la durée ét la progressivité du démarrage qu'il contrale sont avantageusement réglables au gré des nécessités, par intervention sur la vanne 39, ce qui permet, avec une grande souplesse, une adaptation aisée et rapide aux conditions particulières de travail du moteur 24. De plus, le rhéostat suivant l'invention peut aisément s'adapter à des moteurs de caractéristiques rotoriques différentes; en pratique, trois types seulement de rhéostats distincts permettent de couvrir une gamme de puissance allant par exemple de O à 300 chevaux, ces valeurs ne devant bien entendu pas être considérées comme limitatives. Par ailleurs, le rhéostat suivant l'invention est particulièrement simple et robuste, et son automaticité totale supprime toute possibilité de fausse manoeuvre. Il est susceptible enfin d'un usage intensif, c'est-à-dire d' une exécution de démarrages répétés. Suivant une variante non représenteW il est prévu, dans le cas d'un tel travail intensif, d'incorporer, dans le circuit de vidange de la cuve de démarrage, et par exemple sur une canalisation de retour reliant celle-ci au réservoir 10, un échangeur thermique propre à assurer un refroidissement de l'électrolyte. Bien entendu la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite et représentée, mais englobe toute variante d'exécution. En particulier, il importe peu que la pompe 36 soit une pompe immergée. Une telle pompe pourrait aussi bien être une pompe de surface, ou encore être remplacée par d'autres moyens de pompage, et par exemple un ventilateur dont la pression, s 'exerçant dans le réservoir 10, ferait monter l'électrolyte dans la cuve de démarrage 13. Il suffit que les moyens de pompage mis en oeuvre soient en mesure d'assurer un passage contrôlé d'électrolyte 35 dans la canalisation 18 faisant communiquer le réservoir 10 avec la cuve de remplissage 13. Par ailleurs, à l'arrêt, l'extrémité des électrodes peuvent ne pas tremper dans l'électrolyte, s'il n'est pas nécessaire de disposer d'un certain couple au démarrage du moteur à contr3ler. De plus, le réglage du débit de la pompe mise en oeuvre pourrait être assuré par tout autre moyen qu'unie vanne, et par exemple par un réglage de vitesse, à l'aide du moteur assurant ltentrainement de cette pompe. En outre, la canalisation de communication établie entre le réservoir à électrolyte et la cuve de démarrage peut être extérieure à ce réservoir. Enfin, pour éviter une évaporation intempestive d'électrolyte dans le réservoir 10 un film d'huile peut être avantageusement prévu à la surface de cet électrolyte dans ce réservoir. Dans tous les cas, et ainsi qu'on l'aura compris, le condensateur 45 a pour avantages de préserver, à l'ouverture du circuit, les contacts commandés par le relais de court-circuit 27, et d' éviter une remise en service intempestive du rhéostat lors d'une coupure fugitive du réseau. En substitution à la mise en oeuvre d'un tel condensateur 45, le relais de court-circuit 27 peut d'ailleurs être remplacé par un relais temporisé retardé à l'ouverture. REVENDICA~CIONS 1- Rhéostat liquide automatique pour moteur à démarrage rotorique, du genre comportant un réservoir, qui contient de l'électrolyte, une cuve de démarrage, qui est disposée au-dessus dudit réservoir et dans la partie supérieure de laquelle sont disposées des électrodes, des bornes de connexion propres à une liaison desdites électrodes au rotor du moteur à démarrer, une canalisation de communication établie entre ledit réservoir et ladite cuve de démarrage, et des moyens de commande propres à un passage contrôlé dtélectrolyte dudit réservoir à ladite cuve de démarrage, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande comportent des moyens de pompage, par exemple- une pompe, sous le contrôle desquels se trouve ladite canalisation de communication. 2- Rhéostat suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pompe est à débit réglable. 3 Rhéostat suivant la revendication 2, caractérisé en ce que, pour réglage du débit de ladite pompe, une vanne est interposée sur la canalisation de communication contrôlée par celle-ci. 4- Rhéostat suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la cuve de démarrage est étanche, caractérisé en ce qu'un évent fait communiquer la partie supérieure de cette cuve avec la partie supérieure du réservoir à électrolyte. 5- Rhéostat suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la canalisation de communication débouche à la partie inférieure de la cuve de démarrage, caractérisé en ce que ladite canalisation de communication s'étend un peu au-delà du fond de ladite cuve de démarrage. 6- Rhéostat suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, dans le réservoir, un film d'huile est prévu à la surface de l'électrolyte. 7- Rhéostat suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel une canalisation de retour est prévue entre la cuve de démarrage et le réservoir à électrolyte pour vidange de ladite cuve dans ledit réservoir, caractérisé en ce que un échangeur thermique est interposé sur ladite canalisation de retour, pour refroidissement de l'électrolyte0 8- Rhéostat suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les électrodes sont en métal déployé.