Brevet FR2531266A1 — publié le 19840203

La présente invention concerne un contacteur bimétallique automatique de coupure et d'enclenchement, notamment pour empêcher une surchauffe des groupes mono- compresseurs hermétiques montés dans des appareils frigorifiques ménagers. A cause du fonctionnement automatique, et se déroulant sans contrôle éventuel, des machines frigori fiques, il est extrêmement important que, dans le cas d'une irrégularité se produisant éventuellement, la protection du moteur contre une température excessive soit assurée. Une telle irrégularité peut par exemple se produire lorsque la tension du secteur est coupée pendant une courte durée, auquel cas par suite de la haute difféencre de pression entre le côté d'aspiration et le coté de refoulement du compresseur; le moteur ne peut pas démarrer ou bien lorsque, par suite d'une réduction excessive de la tension du secteur, le couple du moteur n'est pas suffisant pour entraîner le compresseur, de sorte que le rotor est freiné et bloqué. Dans les cas précités, le contacteur de protection doit déclencher et ré-enclencher à peu près au bout de 2 minutes. Dans le premier cas, la différence de pression entre le côté d'aspiration et le côté de refoulement diminue, de sorte que le groupe mono-compresseur est à nouveau remis en marche. Dans le second cas, la coupure et le ré-enclenchement se produisent jusqu'à ce que la tension du secteur atteigne la valeur nécessaire pour le démarrage. Dans le cadre des prescriptions normalisées correspondantes, lorsque le rotor du moteur reste bloqué pendant 360 heures, le contacteur de protection doit empêcher que l'enveloppe du groupe moto-compresseur s'échauffe au-delà de 1500 et que la résistance au claquage du moteur tombe en dessous de la valeur prescrite. Pour pouvoir satisfaire aux impératifs précités, le contacteur de protection doit posséder des caractéristiques de coupure et de ré-enclenchement qui soient telles qu'elles s'adaptent bien aux caractéristiques du moteur. Une autre condition consiste en ce que le contacteur de protection doit pouvoir être facilement fabriqué et doit avoir de petites dimensions. La première condition est importante du point de vue économique tandis que l'autre condition est d'une extrême importance car le contacteur de protection doit être placé en dessous du couvercle de blocage du groupe moto-compresseur. Dans des groupes moto-compresseurs dans lesquels on utilise une résistance non linéaire à coefficient de température positif pour la commande de l'enroulement de phase auxiliaire, il est extrêmement important que, dans le cas d'un défaut de démarrage éventuel, le ré-enclenchement se produise seulement au bout de quelques minutes, également lorsque le carter du groupe monocompresseur est froid, ou bien lorsque la température ambiante du contacteur de protection est de l'ordre de 300 K. Lorsque le contacteur de protection doit être ré-enclenché peu de temps après la coupure, la résis- tance à coefficient de température positif peut ne pas se refroidir suffisamment et en conséquence le groupe motocompresseur peut ne pas démarrer - pour les raisons connues. La satisfaction intégrale des conditions précitées est impossible aussi bien du point de vue technique qu'également du point du vue économique. Pour la protection contre des températures excessives et pour assurer le démarrage de groupes motocompresseurs, on connaît différents contacteurs bimétalliques ; une partie d'entre eux a déjà été citée mais les frais de fabrication sont élevés et en conséquence ces contacteur ne satisfont pas aux conditions techniques et économiques plus sévères qui leur sont imposées. Ainsi d'après le brevet hongrois nO 156.502, on connaît par exemple une solution dans laquelle, pour la protection de l'enroulement de phase principale, et de l'enroulement de phase auxiliaire du moteur, on utilise respectivement un contacteur bimétallique automatique. Dans ce contacteur, le bimétal fait déplacer un ressort de contact monté dans une plaque porteuse en forme de V et avantageusement précontraint. L'inconvénient de cette solution consiste en ce que la structure ne peut être composée que d'éléments ayant des dimensions relativement grandes et en outre la précontrainte du ressort de contact dépend dans une large mesure de la précision de montage des éléments. Il en résulte que la caractéristique désirée de coupure et de ré-enclenchement ne peut être réglée que difficilement. Un autre inconvénient consiste en ce que le contMacteur de protection est formé de nombreux composants. En outre, on connaît la demande de brevet DE AS 1 197 955 qui se rapporte à un contacteur bimétallique à action brusque. Essentiellement, ce contacteur à action brusque se compose d'un bimétal en forme de disque où il est prévu suivant son axe de symétrie une saillie sur laquelle sont fixés des contacts en argent. A l'opposé de ces contacts il est prévu respectivement un contact non mobile. Grâce à l'incurvation correspondante du bimétal en forme de disque, on obtient que, lors d'un échauffement, l'incurvation du disque soit commutée dans la direction opposée, ce qui sépare les contacts l'un de l'autre et ce qui coupe le circuit électrique du moteur. La caractéristique de coupure et de ré-enclenchement du contacteur de protection peut. être modifiée à l'aide de la vis de réglage prévue au milieu du disque bimétallique. Les expériences ont montré qu'un contacteur de protection du type précité peut être fabriqué exclusivement à partir d'un bimétal ayant une qualité de première classe et en utilisant une technologie de fabrication extrêmement perfectionnée, de sorte que les frais de production sont très élevés. Un autre inconvénient de la solution précitée consiste en ce que le bimétal en forme de disque se refroidit rapidement lorsque la température ambiante est de l'ordre d'environ 3000K, de sorte que le réenclenchement se produit en un temps court. Il en résulte que, lorsque l'enveloppe du groupe moto-compresseur n'a pas encore atteint une température d'au moins 350 K, le démarrage répété ne se produit pas lors d'une courte chute de tension (lorsqu'on utilise une résistance non linéaire à coefficient de température positif) car,-pendant les cycles de coupure et de ré-enclenchement, la résistance à coefficient de température positif ne peut pas se refroidir suffisamment par suite de la courte période de ré-enclenchement. Un autre inconvénient de la solution décrite consiste en ce que, pour la fabrication, il est nécessaire d'utiliser des contacts en argent, ce qui conduit à nouveau à une augmentation des frais de production. Enfin, dans la demande de brevet DE-AS1 256 329, on décrit un relais bimétallique servant à commander des circuits électriques et dont la conception est telle que le contact mobile est déplacé à l'aide d'un ressort en oméga monté directement entre les extrémités du ressort de contact et le bimétal. Cette solution présente un inconvénient du fait que l'une des extrémités du ressort en oméga s'appuie directement contre le bimétal tandis que l'autre extrémité s'appuie contre le ressort de contact de sorte que la pré contrainte du ressort en oméga dépend dans une large mesure de la flexion de l'extrémité du ressort de contact et de la précision du montage. Il en résulte que, dans le cas d'une fabrication en série, le réglage précis de la durée prescrite de coupure et de ré-enclenchement (c'est-à-dire la caractéristique) nécessite un travail et des frais assez élevés. Un autre inconvénient de la solution décrite consiste en ce que, par suite de la forme incurvée du ressort de contact et de la disposition du ressort en oméga, la dimension longitudinale du contacteur est trop grande et il en résulte que le montage en dessous du couvercle de blocage du groupe mojto-compresseur est associé à des difficultés. L'invention a pour but de créer un contacteur bimétallique automatique utilisable dans des groupes moto-compresseurs monophasés pour assurer une coupure et un ré-enclenchement, ce contacteur pouvant être réalisé avec un petit format facilement et économiquement et s'adaptant bien aux caractéristiques du moteur, c 'est-à-dire que le temps de coupure et de ré-enclenchement peut être réglé facilement et dans des limites relativement larges. L'invention a également pour but de créer un contacteur de protection contre des surintensités comportant des composants peu nombreux et faciles à fabriquer ainsi qu'un bimétal de qualité moyenne, le rebondissement des contacts pouvant être évité au cours de la coupure et du ré-enclenchement. Un autre objectif de l t invention consiste à créer un contacteur d'une longue duree de service tout en utilisant une quantité relativement faible d'argent pour les contacts. L'invention a en outre pour but de faire en sorte que le mouvement des contacts ou bien la flexion du bimétal puissent se produire pour une puissance de chauffage assez faible et qu'on soit assuré d'une pression correspondante d'application des contacts au moment de la coupure. Enfin, l'invention a pour but de permettre de maintenir la pression de contact dans des contacteurs de protection - malgré les tolérances de fabrication inévitables des constituants - dans une plage serrée. On obtient ainsi ltétablissement d'une liaison bimétallique qui sert d'une part à la protection du groupe motocompresseur et qui garantit d'autre part - lors d'un démarrage avec une résistance à coefficient de tempera- ture positif - un temps d'attente correspondant après la coupure. Ces différents problèmes sont résolus conformément à la présente invention en ce qu'on utilise un contacteur bimétallique automatique pour la coupure et le ré-enclenchement, ce contacteur se composant de contacts stationnaires et mobiles et comportant un bimétal allongé, un ressort en forme d'oméga, une plaque porteuse pourvue d'une vis de réglage, une résistance de chauffage adaptée au bimétal et une plaque portant le contact mobile ; la plaque élastique est pourvue d'un évidement en forme de U où est formée une saillie fixée par une extrémité et à l'extrémité libre de laquelle s'appuie de façon articulée un ressort en forme d'oméga. L'autre extrémité du ressort en forme d'oméga s'adapte - avec une précontrainte appropriée - également de façon articulée à l'ouverture ménagée dans la plaque élastique portant le contact.L'autre extrémité du bimétal s'adapte avec un faible jeu à l'ouverture ménagée à l'extrémité de la saillie élastique. Le contacteur bimétallique conforme à l'invention peut être caractérisé en ce qu'une saillie fixée par une extrémité est prévue dans la plaque élastique portant le contact mobile et pourvue d'un évidement en forme de U orienté dans la direction longitudinale, en ce qu'en outre une des branches du ressort en forme d'oméga est reliée à l'extrémité de la saillie précitée tandis que l'autre branche est engagée de façon articulée avec une précontrainte correspondante dans l'ouverture ménagée avantageusement dans la plaque élastique portant le contact. L'extrémité du bimétal est introduite avec un petit jeu dans l'ouverture de la saillie élastique soutenant le ressort en oméga. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels La Figure 1 représente la plaque élastique portant le contact conforme à l'invention La Figure 2 est une vue axonométrique du bimétal conforme à l'invention La Figure 3 est une vue de face du contacteur bimétallique selon l'invention, représenté schématiquement; r La Figure 4 représente le contacteur bimétallique selon l'invention sans la plaque portant le contact La Figure 5 est une vue de face du contacteur bimétallique conforme à l'invention, les contacts se trouvant dans une condition d'ouverture ; et La Figure 6 montre l'agencement schématique de circuit du contacteur bimétallique conforme à l'invention. Comme le montre la Figure 1, la plaque élastique portant le contact mobile 1 est pourvue d'un évidement 2 en forme de U de façon à constituer une saillie élastique 3 fixée par une extrémité, la figure montrant en outre l'ouverture 4, la languette étroite 5 et les trous 6, 7, 8 et 9. La saillie élastique est pourvue de l'ouverture 10, son extrémité étant avantageusement pourvue des dents 11, 12. Comme le montre la Figure 2, l'une des extrémités du bimétal 20 est pourvue des trous 21, 22 tandis que l'autre extrémité a un profil effilé et est recourbée dans une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal sur les deux côtés sont formées des rainures 24, 25 dont le volume est déterminé de manière qu'elles s'engagent avec un faible jeu dans l'ouverture 10 de la languette élastique. En considérant les Figures 3 et 4, on voit qu'il est prévu avantageusement sur le bimétal 20 - dans le cas d'un chauffage indirect - une isolation 30 autour de laquelle est enroulée la résistance de chauffage 31 une extrémité 32 de la résistance de chauffage est soudée sur le bimétal 20 tandis que l'autre extrémité est fixée sur la borne 33. La plaque élastique portant le contact mobile, ainsi que le bimétal 20, sont fixés par des rivets 35, 36 sur la plaque porteuse. Pour régler la flexion du bimétal 20 ou bien pour régler la durée de coupure, la vis 37 est mise en place. Pour la commande du circuit électrique, on fixe les contacts en argent 40, 41 sur la plaque élastique portant le contact mobile 1 ainsi que sur la plaque 39 portant le contact stationnaire. L'actionnement du contacteur, ou bien llétablis- sement de la pression de contact nécessaire, sont assurés au moyen du ressort en oméga 38, qui vient s'adapter d'une part entre les dents 11, 12 de la languette élastique et d'autre part dans llouverture 4 de la plaque élastique portant le-contact 1. En considérant la Figure 5, on voit qu'il est prévu dans l'enveloppe 42 une surface de délimitation 43 contre laquelle vient buter la saillie 5 lors de l'ouver- ture du contacteur bimétallique. Comme le montre la Figure 6, le circuit électrique part de la borne 51 reliée au secteur et il comprend la plaque 39 portant le contact stationnaire, les contacts 40, 41, la plaque 34 supportant le contact mobile 1, le bimétal 20, la résistance de chauffage 31, la borne 33 et l'enroulement 50 pour aboutir à la borne 52 reliée au secteur. Sous l'action du courant, ou bien sous l'effet d'échauffement de la résistance 31, le bimétal 20 s'échauffe, il s'infléchit vers le haut de sorte que la languette élastique 3 est également incurvée vers le haut et que la précontrainte du ressort 38 en forme d'oméga augmente graduellement ; à partir du point mort, le bimétal provoque une-flexion rapide de la plaque portant le contact mobile 1 tandis que le contact mobile 40 s'écarte rapidement du contact stationnaire, ce qui provoque l'ouverture du circuit et l'application de la saillie 5 contre la surface 43.Après l'ouverture du circuit, le bimétal 20 se refroidit et s'infléchit vers le bas, de sorte que la précontrainte du ressort 38 en forme d'oméga se rétablit jusqu ce que finalement la plaque élastique portant le contact mobile 1 revienne dans la position initiale tandis que le contact mobile 40 et le contact stationnaire 41 ferment le circuit. Par le dimensionnement de la résistance de chauffage 31 ainsi que par le réglage de la vis 37, il est possible d'adapter de façon appropriée la caractéristique de coupure du contacteur bimétallique. Le temps de ré-enclenchement est réglé par l'incurvation de la saillie 5. Lorsque notamment l'espacement entre les contacts 40, 41 est grand après une coupure, ou bien lorsque la saillie 5 est laissée dans une position droite, le temps de ré-enclenchement est allongé mais cependant lorsque la saillie 5 est incurvée vers le bas,l'espacement entre les contacts 40, 41 (c'est-à-dire entre le contact mobile 40 et le contact stationnaire 41) est diminué de sorte que le ré-enclenchement se produit plus tôt - par comparaison à l'intervalle précédent. On peut également allonger la durée de- réenclenchement en faisant en sorte que la largeur du bimétal dépasse la largeur classique, cette largeur étant avantageusement choisie de manière qu'elle soit pratiquement identique à la grandeur de la plaque portant le contact, ce qui permet d'augmenter ainsi la capacité thermique. Conformément à la présente invention, l'augmentation de la largeur du bimétal 20 est possible par le fait que simplement la partie étroite 23, ainsi que la saillie élastique, sont infléchies dans le plan de la plaque portant le contact 1. De cette manière, par suite de l'augmentation de largeur du bimétal 20, on peut également améliorer la transmission des forces. L'avantage de la solution conforme à l'invention consiste en ce que, pour de faibles dimensions géométriques, la capacité thermique et la transmission de force du bimétal 20 peuvent être augmentées. Grâce à la solution conforme à l'invention, on peut obtenir que, malgré les petites dimensions, on puisse réaliser un contacteur bliétallique correctement réglable, dans lequel la pression de contact reste essentiellement constante jusqu'au moment de la coupure et où simultané- ment la coupure et le ré-enclenchement se déroulent sans rebondissement des contacts. Un autre avantage consiste en ce que le contacteur bimétallique peut être fabriqué à partir de composants peu nombreux et faciles à fabriquer et en outre il est inutile d'utiliser un bimétal de très bonne qualité. Un autre avantage de l'invention consiste en ce que la précontrainte du ressort en forme d'oméga peut être maintenue à une valeur constante pendant la fabrication en série car la précision de la valeur de contrainte est assurée par le composant découpé avec l'outil (par la plaque portant le contact). Il est également avantageux que la plaque élastique portant le contact mobile 1, ou bien la saillie élastique, soit fabriquée à partir d'une tôle de bronze mince, avantageusement d'une épaisseur de 0,2mm, de sorte qu'il ne se produit qu'un faible frottement pendant le mouvement d'articulation dans les creux en forme de V 44 et 45 du ressort en oméga. Dans les solutions connues, notamment lorsqu'un bimétal s'appuie directement sur le ressort en oméga, on donne à l'extrémité du bimétal une forme de coin en vue de réduire le frottement, ce qui se traduit évidemment par une augmentation des frais de production. Des essais effectués en laboratoire ont confirmé nettement que le contacteur bimétallique conforme l'in- vention assure une protection correcte du moteur. Les durées de coupure et de ré-enclenchement peuvent être réglées dans de larges limites et on a constaté que les valeurs de réglage ne présentaient que de faibles différences après le contrôle de durée de service prescrit pour le groupe moto-compresseur. REVENDICATION Contacteur bimétallique, notamment pour la protection de groupes moto-compresseurs, qui est constitué d'une plaque élastique conductrice de courant et portant le contact, d'un contact stationnaire et d'un contact mobile, d'un ressort en forme d'oméga, d'un bimétal et d'une résistance chauffante dont une extrémité est reliée électriquement au bimétal, caractérisé en ce qu'une saillie élastique (3) fixée par une extrémité est formée dans le plaque élastique (1) portant le contact mobile et pourvu d'un évidement longitudinal en forme de U (2), en ce qu'une branche (44) du ressort en forme d'oméga (38) est disposée à l'extrémité de la saillie précitée (3), de préférence entre les dents de délimitation (11, 12), tandis que l'autre branche (45) est engagée de façon articulée et avec une précontrainte correspondante dans l'ouverture (4) de profil appropriée qui est ménagée dans la plaque élastique (1) conductrice de courant et portant le contact, et en ce qu'en outre les rainures (24, 25) prévues à l'extrémité du bimétal (20) sont engagées avec un faible jeu dans l'ouverture (10) de la saillie élastique (3).