Brevet FR2489616A1 — publié le 19820305

L'invention concerne un circuit d'alimentation d'un dispositif électrique, en particulierdùnmoteur à courant continu, comprenant une protection contre les surintensités de courant. On a déjà proposé, comme prote ction d'un moteur à cou rant continu contre les surintensités de courant, divers dispositifs propres à être montés en série avec le moteur pour interrompre son alimentation en cas de surintensité. Parmi ces dispositifs, les fusibles et les bilames ou éléments en bimétal sont les plus simples et les moins motteux. Un fusible est toutefois détruit par la sur intensité de courant et doit être remplacé pour que le moteur puisse à nouveau fonctionner, ce qui est peu commode. Un bilame ou élément en bimétal peut former le contact mobile d'un interrupteur unipolaire du type automatiquement réarmable, conçu pour permettre le passage d'un courant d'intensité maximale déterminée et interdisant, par ouverture du circuit, le passage d'un courant d'intensité supérieure (l'échauffement du bilame par effet Joule provoquant sa déformation et l'ouverture de l'interrupteur). Un tel interrupteur présente toutefois l'inconvénient qu'il est conçu pour s'ouvrir quand il est parcouru par un courant d'intensité supérieure à une intensité donnée. Aussi, quand le circuit d'alimentation du moteur comprend une ou plusieurs résistances insérables dans le circuit pour l'obtention de différentes vitesses de rotation du moteur, on a été conduit jusqu'a présent à associer à chaque résistance un interrupteur particulier adapté à l'intensité du courant déterminée par cette résistance. Le circuit d'alimentation du moteur comprend alors un certain nombre de tels interrupteurs montés en série avec chacune des résistances, de sorte que sa construction en est compliquée, et son cofit accru. L'invention a pour objet un circuit d'alimentation d'un moteur à courant continu protégé contre les surintensités et propre à fonctionner dans une large gamne de teirperatures ambiantes. Le circuit selon l'invention comprend un interrupteur automatiquement réarmable monté en série et propre à interrompre le circuit quand il est parcouru par une intensité supérieure à une intensité déterminée correspondant à une vitesse déterminée de rotation du moteur, et au moins une résistance insérable dans ledit circuit pour réduire l'intensité du courant d'alimentation à une valeur inférieure à ladite intensité déterminée et donc réduire la vitesse de rotation du moteur et est caractérisé en ce que ledit interrupteur est dans snn ensemble insensible aux variations de température ambiante en vue de permettre le fnctionnement du moteur dans une large gamme de temperatures-, et est localement sensible à la chaleur rayonnée par ladite résistance, en vue d'interrompre le circuit dans la condition où ladite résistance est insérée dans ce circuit et où l'intensité du courant est supérieure à ladite valeur inférieure. Ainsi, et de façon surprenante, l'interrupteur, bien qu'il soit globalement insensible aux variations de température ambiante et conçu pour s'ouvrir quand il est parcouru par une certaine intensité de courant, peut également s'ouvrir quand il est parcouru par un courant d'intensité inférieure ou même nulle s'il est soumis localement au rayonnement thermique d'une résistance insérée dans le circuit et parcourue par un courant. Dd plus, quel que soit le nombre de résistances insérables dans le circuit, le circuit d'alimentation ne comprend qu'un seul interrupteur de protection contre les surintensités, ce qui facilite sa construction et diminue son coût. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement un circuit d'alimentation de moteur électrique à courant continu selon l'invention; - la figure 2 représente schématiquement l'agencement de l'interrupteur et des résistances insérables dans ce circuit, dans une première condition; - la figure 3 est une vue correspondant à la figure 2, mais pour une autre condition; et - la figure 4 est une vue correspondant à la figure 3, mais pour une autre forme de réalisation. Le circuit d'alimentation d'un moteur électrique à courant continu M représenté en figure 1 comprend deux bornes 10 et 11 destinées à autre reliées respectivement à la borne positive et à la borne négative d'une source de courant continu, telle par exemple que la batterie d'un véhicule automobile quand le moteur à courant continu M est un moteur de ventilateur faisant partie d'une-installation de chauffage ou de climatisation de l'habitacle du véhicule automobile. a borne 11 est reliée directement à une borne 12 d'alimentation du moteur M tandis que la borne 10 est reliée à un commutateur C dont le contact mobile 13 peut être relié à quatre bornes 0, 1, 2 et 3 respectivement pour l'arrêt ou la marche du moteur M. Le circuit comprend deux résistances R1 et R2 qui sont reliées par une extrémité à un conducteur commun 14, la résistance R1, de valeur supérieure à la résistance R2, étant reliée par son autre extrémité à la borne 1, tandis que la résistance R2 est reliée par snn extrémité à la borne 2. La borne 3 est reliée par un conducteur 15 de résistance sensiblement nulle au conducteur commun 14. Le conducteur 14 est également relié à l'autre borne 16 d'alimentation du moteur M par un interrupteur 17 de protection contre les surintensités, du type automatiquement réarmable, et qui est insensible aux variations de température ambiante, c'est-àdire aux variations de la température de l'environnement du moteur M, par exemple entre -40 et +1000 C environ.L'interrupteur 17 comprend un support fixe 18 portant un plot de contact fixe 19 par l'intermédiaire d'une entretoise isolante 20, le plot de contact fixe 19 étant relié par un conducteur 27 à la borne 16 d'alimentation du moteur M. L'interrupteur 17 comprend un élément en bimétal, formé de deux lames 21 et 22 en bimétal, solidaires l'une de l'autre par une extrémité commune 23, la seconde extrémité 24 de la première lame 21 étant fixée sur le support 18 et reliée au conducteur 14, la seconde extrémité de la seconde lame 22 portant un plot de contact mobile 25 propre à coopérer avec le plot de contact fixe 19 porté par le support 18. Les deux lames de bimétal 21 et 22 sont montées en opposition, c'est-à-dire que toute déformation de l'une des deux lames provoquée par une variation de la température ambiante et tendant à provoquer un rapprochement ou un éloignement des deux plots de contact 19 et 25, est compensee par une déformation contraire de l'autre lame en bimétal. L'interrupteur 17, monté en série dans le circuit d'ali mentation du moteur M, est sensible à l'intensité de ce courant d'alimentation. L'interrupteur 17 est réglé ou conformé sur l'intensité maximale ou intensité nominale du courant d'alimentation du moteur M qui est l'intensité du courant d'alimentation quand aucune des résistances R1 et R2 n'est insérée dans le circuit, c'est-à-dire lorsque le contact mobile 13 du commutateur C est en contact avec la borne 3. On comprend que la borne 0 correspond à l'arret du moteur M, que la borne I correspond à une première vitesse de rotation du moteur M, que la borne 2 correspond à une seconde vitesse de rotation du moteur M, supérieure à la première vitesse (la résistance R1 étant plus grande que la résistance R2) et que la borne 3 correspond à la plus grande vitesse de rotation du moteur M, ou vitesse nominale. Les résistances R1 et R2 sont par exemple des résistances bobinées, et sont parallèles et sensiblement juxtaposées, en étant écartées l'une de l'autre d'une distance relativement faible. L'interrupteur 17 est agencé dans le circuit de telle sorte que la seconde lame 22 en bimétal s'étande sensiblèment en regard des résistances R1 et R2, transversalement à leur direction longitudinale (comme représenté dans les figures 2 et 3). La distance entre la seconde lame de bimétal 22 et les résistances R1 et R2 est déterminée de façon appropriée, comme cela sera expliqué dans ce qui suit.Par contre, la première lame 22 en bimétal de l'interrupteur est nettement plus éloignée des résistances R1 et R2 Ainsi, la seconde lame en bimétal 22 est pratiquement seule soumise à la chaleur rayonnée par l'une ou l'autre. de ces deux résistances, insérée dans le circuit d'alimentation du moteur. Ce circuit fonctionne de la façon suivante tes bornes 10 et 11 étant reliées aux bornes correspondantes d'une source à courant continu, il suffit de manoeuvrer le commutateur C pour faire passer son contact mobile 13 de la borne 0 à l'une des bornes 1, 2 ou 3. Selon que le contact mobile 13 est en contact avec la borne 1, 2 ou 3, respectivement, le moteur M est alimenté par un courant d'intensité, faible, moyenne ou nominale, et tourne à une vitesse faible, moyenne ou nominale, respectivement. Dans ces conditions, l'interrupteur 17 est fermé, le plot de contact mobile 25 étant appliqué sur 3e plot de contact 19,et permet llalimen- tation du moteur M, comme expliqué en détail dans ce qui suit. On suppose tout d'abord que le moteur M est bloqué et que le contact mobile 13 du commutateur C a été amené en contact avec la borne 1. Dans ce cas, c'est la résistance R1 qui détermine l'intensité du courant d'alimentation du moteur. Toutefois, quand le moteur ne peut tourner, il se comporte comme une résistance passive, et l'intensité du courant qui parcourt le circuit et donc la résistance R1, est très supérieure à l'intensité du courant passant dans le circuit quand le moteur M tourne. Dans ces conditions, la résistance R1 est très rapidement chauffée au rouge et rayonne une quantité de chaleur importante, comme indiqué par les flèches 28 en figure 3. Ce rayonnement de chaleur agit directement sur la seconde lame en bimétal 22 de l'interrupteur 17 et la déformation de-celle-ci provoque la séparation des contacts 25 et 19 et donc l'ouverture du circuit d'alimentation du moteur M.La première lame 21 en bimétal de l'interrupteur n'est pas soumise à une chaleur rayonnée suffisamment importante pour que sa propre déformation puisse compenser la déformation de la seconde lame 22. Le circuit fonctionne de la même façon quand le contact mobile 13 du commutateur C est en contact avec la borne 2 et que le moteur ne peut tourner. Dans ce cas, c'est la ré sistance R2 qui est chauffée au rouge, et dont le rayonne 2 ment de chaleur agit sur la seconde lame en bimétal 22 de l'interrupteur 17 pour provoquer l'ouverture du circuit d'alimentation du moteur. Quand le contact mobile 13 du commutateur C est en contact avec la borne 3, et que le moteur ne peut tourner, aucune des résistances R1 et R2 n'est insérée dans le circuit d'alimentation et ne peut donc être chauffée au rouge, la seconde lame 22 de l'interrupteur 17 n'est soumise à aucun rayonnement de chaleur, mais, comme indiqué plus haut, l'interrupteur a été réglé ou conformé pour que la surintensité du courant passant par les lames 21 et 22 provoque à elle seule la séparation des contacts 19 et 25, et donc l'ouverture du circuit d'alimentation du moteur. La distance séparant la seconde lame en bimétal 22 des résistances R1 et R2 est déterminée en fonction du temps de réponse de l'interrupteur que l'on désire obtenir. Pour augmenter ce temps de réponse, il suffit d'augmenter la distance entre la lame 22 et les résistances R1 et R2, et pour diminuer le temps de réponse, il suffit de diminuer cette distance. Un autre moyen de réglage de ce temps de réponse consiste, comme représenté en figure 4,en la disposition, entre les résistances R1, R2 et au moins la seconde lame 22 en bimétal de l'interrupteur, d'un écran 29 en matière partiellement perméable à la chaleur rayonnée par l'une ou l'autre des résistances. Les caractéristiques de perméabilité à la chaleur, la forme et/ou les dimensions de l'écran 29 déterminent le temps de réponse de l'interrupteur 17. Le circuit qui vient d'être décrit concerne la protection d'un moteur et de son environnement contre les surintensités de courant, résultant par exemple du blocage du moteur, le circuit étant conçu pour interrompre le circuit d'alimentation du moteur dès l'apparition d'une surintensité. Dans certains cas, par exemple si le moteur est bloqué par le froid ou par le gel, il peut autre intéressant de permettre le passage d'une très forte surintensité dans le moteur pendant une très courte période de temps, en vue de son réchauffement et de son déblocage. Pour cela, on peut prévoir un interrupteur, de meme type que l'interrupteur 17 précédemment décrit, monté en parallèle sur l'une et/ou l'autre des résistances R1 et R2. Cet interrupteur, normalement ouvert, permet le passage du courant dans cette résistance dans les conditions normales, et sa fermeture est provoquée par le rayonnement de chaleur de la résistance portée au rouge en cas de surintensité résultant du blocage du moteur. Par sa fermeture, l'interrupteur court-circuite la résistance et relie directement le moteur à la source d'alimentation. Toutefois, dès que la résistance est court-circuitée, elle refroidit et ne rayonne plus de chaleur. A ce moment, l'in- terrupteur s'ouvre à nouveau et interrompt l'alimentation du moteur. Le dégagement de chaleur dans le moteur, provoque par le passage de cette grande surintensité de courant, suffit dans la plupart des cas à réchauffer le moteur et à le débloquer. REVENDICATIONS 1. Circuit d'alimentation d'un moteur électrique à courant continu comprenant un interrupteur automatiquement réarmable monté en série dans le circuit d'alimentation du moteur et propre à interrompre ce circuit quand il est parcouru par une intensité supérieure à une intensité déterminée correspondant à une vitesse déterminée de rotation dudit moteur et au moins une résistance insérable dans le circuit pour réduire l'intensité du courant d'alimentation à une valeur inférieure à ladite intensité déterminée et donc réduire la vitesse de rotation du moteur, caractérisé en ce que ledit interrupteur est dans son ensemble insensible aux variations de température ambiante en vue de permettre le fonctionnement du moteur dans une large gamme de températures, et est localement sensible à la chaleur rayonnée par ladite résistance, en vue d'interrompre le circuit dans la condition où ladite résistance est insérée dans le circuit et où l'intensité du courant est supérieure à ladite valeur inférieure. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux résistances insérables dans le circuit d'alimentation du moteur, et en ce que ledit interrupteur est localement sensible à la chaleur rayonnée par l'une et/ou l'autre de ces résistances. 3. Circuit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit interrupteur comprend deux lames en bimétal, solidaires l'une de l'autre à une première extrémité et montées en opposition, la seconde extrémité de la première lame étant fixée à un support et reliée électriquement audit circuit d'alimentation , la seconde extrémité de la seconde lame portant un plot de contact mobile propre à coopérer avec un plot de contact fixe relié audit circuit, les formes et l'agencement des deux lames étant tels que ledit interrupteur est dans son ensemble insensible aux variations de la température ambiante. 4. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que seule la seconde lame en bimétal de l'interrupteur est soumise à la chaleur rayonnée par ladite ou lesdites résistance (s) 5. Circuit selon-la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la seconde lame en bimétal est disposée pro imite de ladite ou desdites résistance(s), tandis que la première lame en est plus éloignée. 6. Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites résistances sont superposées parallèlement au voisinage l'une de l'autre, et ladite seconde lame s'étend en regard desdites résistances transversalement à leur direction longitudinale. 7. Circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un écran partiellement perméable à la chaleur rayonnée par la ou les résistance (s) est interposé entre la ou les résistance(s) et ledit interrupteur. 8. Circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un autre interrupteur du meme type que précédemment, insensible aux variations de la température ambiante et sensible uniquement à la chaleur rayonnée par ladite résistance, cet autre interrupteur étant monté dans le circuit de façon à court-circuiter, par sa fermeture en cas de surintensité, ladite résistance dans la condition où celle-ci est insérée dans le circuit, en vue de provoquer l'alimentation du moteur par une surintensité très importante du courant pendant un laps de temps relativement bref. 9. Circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit moteur est un moteur de ventilateur faisant partie d'une installation de chauffage ou de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile.