Brevet FR2440727A1 — publié le 19800606

La présente invention concerne un dispositif de commande prévu pour un moteur de pompe de circulation utilisé sur des lave-vaisselle, une résistance pouvant être montée en amont du moteur pour exercer une influence sur la caractéristique de démarrage de ce dernier. Pour les lave-vaisselle équipés de pompes de circulation, on ne prend actuellement, en règle générale, aucune disposition particulière pour exercer une action quelconque sur le démarrage du moteur de la pompe. C'est pourquoi des difficultés surviennent nécessairement lors du brusque début du refoulement de la pompe, par suite du coup de bélier produit par l'eau, qui est généralement chaude, dans le système de pulvérisation. Le jet d'eau, qui part soudainement, peut aisément renverser et endommager les pièces de vaisselle légères, par exemple les verres que leur forme rend instables. La seconde difficulté est due à l'air ambiant froid qui entre, lorsque l'on charge la machine, et remplit l'espace situé audessus du bain de lavage. Par suite de la circulation intensive de l'eau, l'air est en effet porté, en un laps de temps très court, à la température du bain de lavage chaud, l'augmentation du volume d'air provoquant un coup de bélier que l'on ne peut éliminer que par des orifices compensateurs de très grande dimension. Or, de tels orifices compensateurs ne sont généralement ni réalisables ni souhaitables, car de la vapeur passe à travers lors du fonctionnement, et il peut même arriver, en cas de coup de bélier, que de la vapeur et de l'eau s'échappent du lave-vaisselle. La demande de brevet allemand 26 49 302 décrit un procédé d'exploitation d'un lave-vaisselle destiné à permettre d'éviter les effets préjudiciables du brusque démarrage de la pompe. Dans ce cas, le moteur de la pompe de circulation est alimenté, pour un bref laps de temps, avec la pleine tension de secteur, au début d'une nouvelle opération de lavage, afin de pouvoir surmonter les forces qui entravent le fonctionnement de la pompe. On abaisse ensuite la tension du moteur jusqu'à une faible valeur de démarrage. A cette tension, le moteur de la pompe tourne, pendant quelque temps, à une faible vitesse de rotation, après quoi la tension est augmentée jusqu'à sa valeur nominale pour que le moteur puisse atteindre sa pleine vitesse.Bien que ce document propose une caractéristique de démarrage pour le moteur d'une pompe de circulation, le mode de réalisation, sur le plan de la technique de câblage, n'y est cependant pas indiqué. La demande de brevet allemand 26 46 384 propose un dispositif de commande d'un lave-vaisselle, dans lequel une résistance de chauffage est montée en amont des enroulements du moteur, par l'intermédiaire d'un contact de commutation, et le condensateur de démarrage de l'enroulement auxiliaire connecté par échelons, ledit condensateur de démarrage étant subdivisé en plusieurs parties. Le couple de démarrage du moteur est ainsi très fortement réduit, ce qui empêche qu'il se produise des coups de bélier dans le lave-vaisselle. Après la connexion des condensateurs partiels,la vitesse de rotation du moteur augmente, et ce dernier atteint finalement sa pleine puissance après déconnexion de la résistance de chauffage. Les obstacles qui viennent entraver le démarrage, tels que la présence des joints d'étanchéité collés, la friction des palier; le moment d'inertie de l'induit, etc., constituent des inconvénients avec une commande de démarrage de ce type. C'est ainsi qu'il peut arriver que ces obstacles, notamment en cas de joints axiaux collés, aient un effet supérieur à celui du couple de démarrage réduit. Cependant, lorsque le joint se décolle au moment où le moteur présente le plein couple de rotation, il se produit néanmoins un coup de bélier dans la cuve de lavage du lave-vaisselle. L'utilisation de l'élément chauffant comme résistance amont constitue un inconvénient additionnel. Dans ce cas, la caractéristique de démarrage du moteur est fonction de cette thermistance et, indirectement, de l'échange de chaleur entre l'élément chauffant et le bain de lavage.La caractéristique de démarrage subit ainsi, avec le vieillissement et l'entartrage de l'élément chauffant, une modification dans le sens de la réduction de la durée des phases de démarrage, et en arrive finalement, en cas de défaillance de l'élément chauffant, à mettre le lave-vaisselle complè tement en panne. Par suite de l'influence de la température sur la caractéristique de démarrage, la tenue au démarrage varie aussi lorsque le lave-vaisselle est alimenté en eau chaude au lieu de l'être avec de l'eau froide, de sorte que la phase de démarrage se trouve abrégée en cas d'alimentation en eau chaude.En outre, le fait que le courant du moteur et le courant de chauffage passent par les mêmes dispositifs de commutation oblige à prévoir pour ceux-ci un dimensionnement suffisamment sur, car de fortes charges actives à induction peuvent provoquer des arcs électriques aux contacts de commutation et y causer une usure. La présente invention a pour objet d'éviter les inconvénients du procédé et du dispositif de commande connus, et de mettre au point, avec des moyens simples, un dispositif destiné à commander le moteur avec une phase de démarrage dont le déroulement soit bien défini et qui permette de surmonter les obstacles qui entravent le démarrage. La présente invention permet de résoudre ce problème par le fait que la résistance amont présente une caractéristique CNT (résistance à coefficient négatif de température) et qu'elle est pontée au début et à la fin de la phase de démarrage du moteur. On obtient ainsi, au début de la phase de démarrage, le plein couple de démarrage qui permet de surmonter les obstacles qui entravent ce démarrage. Grâce au branchement consécu tif, en amonts dela résistance CNT, l'accélération du moteur jusqu'à la pleine vitesse ne peut se faire que de façon ralentie et avec un couple de rotation réduit, établi par la résistance à froid dé la résistance CNT. Le courant qui parcourt ladite résistance CNT réchauffe celle-ci en réduisant sa valeur de résistance, selon une caractéristique déterminée par la capacité calorifique et la résistance thermique entre le corps de la résistance et l'environnement, à une résistance à chaud très faible.En correspondance avec la diminution de la valeur de résistance, la tension et le courant du moteur traversant la résistance CNT augmentent et le couple de rotation du moteur augmente corrélativement jusqu'au couple de décrochage, et se stabilise à la charge de régime inférieure. La vitesse de rotation augmente de façon constante, en fonction de la tension du moteur, jusqu'à sa valeur de régime. Etant donné que la valeur de résistance à chaud de la résistance CNT est très faible, il n'est pas indispensable que l'élément de commutation requis pour le pontage de cette résistance puisse résister à des tenions élevées, car la tension à commuter reste faible. Dans le cas où le dispositif de commande selon la présente invention est destiné à un moteur asynchrone à courant alternatif, comportant un enroulement principal et un enroulement auxiliaire, un mode de réalisation avantageux de l'objet de la présente invention consiste en ce que la résistance CNT soit connectée en série avec l'enroulement auxiliaire. De ce fait, le courant qui parcourt la branche de moteur commutable, qui subit l'influence de la résistance CNT, diminue. Le moyen de commutation peut être encore plus simple, ou bien le type de résistance CNT utilisé peut aussi présenter une charge admissible plus faible et être moins cher. Dans le cas où le dispositif de commande selon la présente invention est destiné à un moteur asynchrone à courant alternatif, comportant un enroulement principal et un enroulement auxiliaire, un autre mode de réalisation avantageux de l'objet de la présente invention consiste en ce que la résistance CNT soit connectée en série avec l'enroulement principal. Une possibilité d'application générale à toutes les machines électriques est assurée par le fait que, selon un mode de réalisation avantageux de la présente invention, la résistance CNT se trouve sur la ligne d'alimentation du moteur. Dans ce cas, la plupart des moteurs à courant alternatif et à courant continu peuvent être commandés, selon cette caractéristique de démarrage avantageuse, par l'intermédiaire du courant du moteur. Dans le cas le plus simple, les moyens de commutation peuvent être constitués par des relais ou Triacs actionnés par la commande à programme. Selon une caractéristique additionnelle de la présen te invention, il est prévu qu'au moins un élément de commutation à semiconducteurs soit monté en parallèle à la résistance CNT. Dans ce cas, et selon une autre caractéristique de la présente invention, ledit élément de commutation est un Triac. Un Triac peut être commandé directement, de façon simple et reproductible, et avec une très grande précision, par les dispositifs de commande électronique. La sécurité de fonctionnement et la précision du démarrage du moteur se trouvent ainsi sensiblement améliorées. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de deux modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs, les deux schémas de montage du dispositif de commande pour moteurs de pompe étant commentés à l'aide du dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une vue, à titre de premier exemple de réalisation, du schéma de montage d'un dispositif de commande comportant une résistance CNT prévue sur le trajet de courant de l'enroulement de champ auxiliaire d'une machine asynchrone à courant alternatif monophasé, - la figure 2 est une vue illistrant l'évolution dans le temps des signaux de commande pour les schémas de montage des figures 1 et 5, - la figure3 est une vue illustrant l'évolution dans le temps du couple de rotation du moteur, - la figure 4 est une vue illustrant les couples de rotation du moteur rapportés à la vitesse de rotation, ainsi que l'évolution du couple de freinage de la pompe, et - la figure 5 est une vue, à titre de second exemple de réalisation, du schéma de montage d'un dispositif de commande comportant une résistance CNT sur la ligne d'alimentation d'une machine asynchrone à courant alternatif monophasé. Le premier exemple de réalisation d'un dispositif de commande selon la figure 1 représente un moteur asynchrone à courant alternatif monophasé M, qui se compose d'un enroulement principal 11 et d'un enroulement auxiliaire 13 branché par l'intermédiaire d'un condensateur de démarrage 12. Leur branchement commun est relié à la tension alternative du secteur par l'intermédiaire d'un disjoncteur de protection du moteur 14. L'autre branchement de l'enroulement principal 11 est relié, par l'intermédiaire du commutateur à semi-conducteurs 15, qui est un Triac, à l'autre branchement de la tension alternative du secteur, tandis que le circuit de démarrage, parallèle à l'enroulement principal et composé de l'enroulement auxiliaire 13 et du condensateur de démarrage 12, est relié, par l'intermédiaire d'un Triac 16, audit autre branchement de la tension alternative du secteur. Lorsque le commutateur 16 est ouvert, le circuit de démarrage se trouve fermé, par l'intermédiaire de la résistance CNT 17 et du commutateur 15. Le condensateur 12 sert à assurer le démarrage de la machine synchrone, par le champ auxiliaire qui est produit dans l'enroulement auxiliaire 13 avec un déphasage par rapport au champ principal. Sur la figure 2, les signaux de commande des Triacs des figures 1 et 5 portent les références S1 et S2. Sur la figure 3, la courbe portant la référence numérique 31 représente l'évolution dans le temps du couple de rotation d'une machine synchrone à courant alternatif monophasé; sous l'influence du circuit de démarrage, cette évolution se modifie et est représentée par la courbe 32. Au début de la phase de démarrage t1 (figure 2), les deux Triacs 15 et 16 sont rendus passants par les signaux de commande S1 et S2, c'est-à-dire qu'ils deviennent conducteurs. De ce fait, c'est la pleine tension du secteur qui est appliquée au moteur M et au circuit de démarrage 12, 13 qui lui est affecté. Le courant maximum parcourt alors l'enroulement principal 11 et l'enroulement auxiliaire 13 et produit, dans le moteur M, le grand couple de rotation de démarrage MA (figure 3), qui est caractéristique pour le début de la phase de démarrage. Le moteur M peut arracher un joint collé. Au moment t2, le Triac 16 est bloqué, de sorte que la résistance CNT 17 réduit le courant destiné à l'enroulement auxiliaire 13, mais non celui de l'enroulement principal 11. Grâce à l'affaiblissement du champ auxiliaire, un couple de rotation réduit M1 est alors engendré dans le moteur M de la pompe. Si le moteur M continuait à tourner sans subir l'influence de cette commande, le couple de rotation évoluerait dans le temps selon la courbe 31 de la figure 3, qui est dessinée en traits discontinus. A partir du moment t2, le courant du moteur commence à réchauffer la résistance CNT, par l'intermédiaire des pertes ohmiques de celle-ci, de sorte que la résistance ohmique diminue tandis que la tension aux bornes du moteur augmente. Le couple de rotation augmente, par conséquent, plus que proportionnellement, dans cette phase de démarrage doux. Au moment t2', la résistance CNT atteint sa valeur de résistance minimale, car sa température est telle qu'elle cède autant de chaleur qu'en produit le courant qui la parcourt; la phase de démarrage doux comprise entre t2 et t2, est terminée. Le couple de rotation de régime M2 est atteint approximativement au moment t2'. Après une courte pause entre t2'et t3, qui permet de prendre en compte les dispersions causées par les différents paramètres des éléments de construction, le Triac 16, que le signal de commande S2 met à nouveau en action, ponte à nouveau la résistance CNT 17 au moment t3, pour permettre à cette dernière de se refroidir et d'être à nouveau disponible pour le démarrage suivant de la pompe. Pour obtenir l'arrêt de la pompe selon la programme, au moment t4, les deux Triacs sont bloqués. Cette courbe représentant le couple de rotation en fonction de la résistance CNT, avec le temps en abscisse, porte la référence numérique 32 sur la figure 3. Sur la figure 3, le tronçon de courbe compris entre t1 et t2 représente un grand couple de rotation destiné à surmonter les obstacles qui entravent le démarrage du moteur M de la pompe. Cet intervalle de temps n'est que très bref et permet juste au moteur d'arracher le joint collé. Le tronçon de courbe compris entre t2 et t2', représente la phase de démarrage doux avec un couple de rotation qui augmente lentement. A tk, le couple de rotation maximum du moteur est atteint avec le couple de décrochage, et au-delà du moment t2 la vitesse de rotation augmente et le couple de rotation régresse, jusqu'à la valeur de régime M2 plus faible, pendant la période de fonctionnement qui débute au moment t3. Au moment t4, le cycle de la pompe est terminé. Sur la représentation de la figure 4, la référence numérique 41 désigne la courbe caractéristique du couple de rotation, rapportée à la vitesse de rotation, pour un moteur asynchrone à courant alternatif monophasé, sans action sur la tenue au démarrage. La courbe 42 représente la courbe caractéristique du même moteur, après intervention de la valeur de résistance à froid de la résistance CNT connectée, selon la figure 1. Au fur et à mesure que la résistance CNT se réchauffe, la relation entre le couple de rotation et la vitesse de rotation, qui est caractérisée par la courbe 43, s'établit pour ce moteur. La courbe 44 représente le couple de freinage que la pompe exerce sur ce moteur, tandis que le point d'intersection A des deux courbes représente le point de fonctionnement obtenu après la phase de démarrage.Sur la figure 4, la phase de démarrage doux se trouve entre nl et nA, phase au début de laquelle le couple d'entraînement M1 du moteur n'est que légèrement supérieur au couple de freinage M3 de la pompe. Lorsque les vitesses de rotation sont inférieures à nl, le couple de rotation du moteur sert à arracher le joint d'étanchéité collé de la pompe. Le second exemple de réalisation d'un dispositif de commande selon la figure 5 est, lui aussi, un moteur asynchrone à courant alternatif monophasé M, qui se compose d'un enroulement de champ principal 21 et du circuit de démarrage, monté en parallèle à ce dernier et constitué par un enroulement auxiliaire 23 et le condensateur de démarrage 22. Le disjoncteur de protection 24 du moteur est prévu sur l'une des lignes d'alimentation du moteur en tension alternative du secteur, et un circuit parallèle, constitué par un commutateur à semiconducteurs contrplé, qui est un Triac 26, et une connexion en série comprenant un Triac 25 et une résistance CNT 27, est monté dans l'autre ligne d'alimentation. En appliquant les mêmes signaux de commande S1 et selon la figure 2, on obtient, qualitativement, une courbe caractéristique de couple de rotation similaire, selon les figures 3 et 4. Les différences par rapport à la disposition selon la figure 1 se situent dans la réalisation de la phase de démarrage doux comprise entre t2 et t2'. Dans le cas de la figure 1, la réduction du couple de rotation après la phase d'arrachement est due à l'affaiblissement du champ auxiliaire, tandis que, dans le cas du dispositif de commande selon la figure 5, qui comporte le Triac 26, le champ principal et le champ auxiliaire subissent un affaiblissement tel, par la réduction du courant du moteur, que le couple de rotation du moteur se trouve réduit à une faible valeur. Par analogie avec le premier exemple de réalisation, la tension aux bornes du moteur augmente au fur et à mesure que la résistance CNT se réchauffe et que sa valeur de résistance diminue. Or, avec l'augmentation de la tension aux bornes, le couple de rotation du moteur augmente lui aussi et finit par atteindre la valeur de régime. Du fait que le commutateur 26 ponte la connexion en série constituée par le Triac 25 et la résistance CNT 27, cette dernière peut se refroidir, comme dans l'exemple de la figure 1, et être ainsi prête pour le démarrage suivant de la pompe. Les autres tronçons de la courbe caractéristique s'établissent conformément au mode opératoire du dispositif de commande représenté sur la figure 1; REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande prévu pour un moteur de pompe de circulation utilisé sur des lave-vaisselle, une résistance pouvant être montée en amont du moteur pour exercer une influence sur la caractéristique de démarrage de ce dernier, caractérisé en ce que la résistance amont 17, 27 présente une caractéristique CNT (résistance à coefficient négatif de température) et qu'elle est pontée au début et à la fin de la phase de démarrage du moteur. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, destiné à un moteur asynchrone à courant alternatif, comportant un enroulement principal et un enroulement auxiliaire, caractérisé en ce que la résistance CNT 17 est connectée en série avec l'enroulement auxiliaire 13. 3. Dispositif de commande selon la revendication 1, destiné à un moteur asynchrone à courant alternatif, comportant un enroulement principal et un enroulement auxiliaire, caractérisé en ce que la résistance CNT 27 est connectée en série avec l'enroulement principal 23. 4. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance CNT se trouve sur la ligne d'alimentation du moteur. 5. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou #, caractérisé en ce qu'il est prévu qu'au moins un élément de commutation à semiconducteurs 16, 26 soit monté en parallèle à la résistance CNT 17,27. 6. Dispositif de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de commutation est un Triac 16, 26.