Brevet FR2634333A1 — publié le 19900119

COUPLAGE DE DEUX MOTEURS ELECTRIQUES La présente invention concerne un couplage de deux moteurs électriques qui sont reliés mécaniquement chacun à une pompe distincte débitant sur un même réseau hydraulique, par exemple un réseau d'eau chaude de chauffage et o chaque moteur est équipé d'un moyen de jonction relié aux divers fils de bobinage de ce moteur. Les pompes qui assurent souvent des fonctions vitales pour le maintien en service d'installations importantes telles que le circuit de chauffage d'un ensemble d'habitation, sont maintenant dans de nombreux cas montées en un ensemble de deux pompes qui sont susceptibles de marcher alternativement ou simultanément et dans lequel une pompe défaillante est automa- tiquement remplacée par la pompe restée en état de marche. Afin de réduire le coût d'installation mécanique des deux pompes, cellesci sont en général montées côte à côte sur un même circuit hydraulique mais il est néanmoins nécessaire de réaliser entre les deux moteurs des couplages complexes passant par des tableaux de contrôle et de surveillance situés à distance de l'ensemble des deux pompes. Chacun des moteurs étant susceptible par définition de remplir l'ensemble des fonctions de l'autre doit être équipé à distance d'un système de commande et de surveillance complet, ce qui fait que cette solution à deux moteurs intégrés se révèle presque aussi onéreuse à équiper et à commander que le couplage de deux moteurs complètement séparés tel que réalisé auparavant. L'un des buts de la présente invention est précisément de simplifier le couplage de deux moteurs électriques de pompe débitant sur un même réseau hydraulique en supprimant le double emploi d'un même équipement, en particulier d'un équipement d'horloge relativement onéreux, tout en améliorant la fiabilité du couplage qui peut être, en quelque sorte, réa- lisé "en direct" entre les deux moteurs situés en général à proximité l'un de l'autre, sans devoir nécessairement passer par un tableau de couplage et de surveillance. A cet effet, selon l'invention, le moyen de jonction du premier moteur comporte une interface à connexions débrochables raccordée à un premier module de fonction interchangeable équipé d'un dispositif de surveillance du fonctionnement du moteur, indiquant par exemple la présence de la tension d'alimentation et/ou le sens de rotation du moteur et/ou un défaut moteur et d'un dispositif de protection thermique couplé à un système de basculement automatique sur le deuxième moteur avec visualisation du défaut en cas de défaillance et le moyen de jonction du deuxième moteur comporte une interface à connexions débrochables raccordée à un deuxième module de fonction interchangeable équipé du même dispositif de surveil- lance de fonctionnement et du même dispositif de protection thermique que le premier module et en plus d'une horloge de programmation du fonctionnement du premier et du deuxième moteur, par exemple pour la marche de jour et la marche de nuit et les premier et deuxième modules de fonction sont couplés entre eux de façon croisée, de manière à provoquer la marche alternée des deux moteurs sous le contrôle de l'horloge et, en cas de défaillance de l'un des deux moteurs, la permu- tation automatique sur l'autre moteur. L'utilisation de modules de fonction interchangeables sur chacun des moteurs permet de réaliser des couplages à la demande, par simple embrochage de modules couplés entre eux à l'aide d'un câblage simple qui s'étend sur une longueur voisine de la distance séparant les deux moteurs. L'addition d'autres moteurs au couplage peut également s'effectuer directement par l'intermédiaire de modules de fonction standards. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les premier et deuxième modules de fonction sont couplés entre eux par un dispositif de commutation manuel/automatique permettant d'obtenir par commande manuelle la marche forcée du premier ou du deuxième moteur ou simultanément du premier et du deuxième moteur. Les premier et deuxième modules de fonction peuvent également être couplés entre eux via l'horloge, en plus de la position de marche alternée des deux moteurs, selon une position de marche forcée automatique du premier et du deu- xième moteur. D'autres buts, avantages et caractéristiques apparal- tront à la lecture de la description de divers modes de réalisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé, ou: - la figure 1 représente schématiquement le couplage selon l'invention de deux moteurs électri- ques d'un circulateur de chauffage central à deux pompes, à l'aide de deux modules de fonction distincts embrochés chacun sur l'un des moteurs et couplés entre eux; - la figure 2 représente schér-.iquement le premier moteur équipé de _on module de fonction; - la figure 3 représente schématiquement les deux modules de fonction des deux moteurs, couvercle enlevé. Sur la figure 1 sont représentés les couplages d'une installation de pompage (généralement pour une installation de chauffage à eau chaude mais aussi pour une installation d'eau potable ou une installation de relevage) à deux pompes o chacune des pompes peut être branchée en réserve mais peut aussi fonctionner en appoint de pompage pour des périodes de pointe, comme la période de jour en chauffage. De telles installations à deux pompes sont économiquement réalisées sur le plan mécanique en disposant les deux rotors des pompes I et II dans le même carter qui est relié au même réseau d'aspi- ration 3 et qui débouche sur le même réseau de refoulement 4, les deux moteurs électriques asynchrones I et II d'entrainement des deux pompes se trouvant ainsi placés à faible distance l'un de l'autre, ce qui facilite leur interconnexion et leur surveillance. Le moteur I de la première pompe est équipé d'un module de fonction 5 qui assure sa protection thermique. Les bornes a et b du module 5 sont reliées à une téléalarrme 6 et aux bornes i et j du module 7 du moteur de pompe II, tandis que les bornes c et d sont reliées à une commande du moteur II. Les bornes Ll, L2, L3 du module 5 sont reliées aux trois phases du réseau triphasé. Le moteur de pompe II est équipé du module de fonction 7 qui présente deux bornes supplémentaires g et h, reliées à une téléalarme. La borne g est reliée également par l'intermé- diaire d'un commutateur de marche 8 & la borne j, tandis que les bornes h et i sont pontées. Les bornes k et 1 sont reliées, d'une part, au commutateur 9 d'une horloge 10 qui provoque la marche de jour de la pompe II en appoint de la pompe I et, d'autre part, en liaison croisée aux bornes e et f du module 5 du moteur I, pour assurer la marche automatique du moteur II en cas de défaillance du moteur I. Les bornes m et n sont reliées, d'une part, au commutateur 11 de l'horloge 10 et, d'autre part, aux bornes c et d du module 5 de la pompe I, afin d'assurer la marche automatique en secours en cas de défaillance du moteur I. Comme indiqué précédemment, les bornes i et j sont reliées aux bornes a et b de téléalarme du module 5 du moteur I et les bornes Li, L2 et L3 sont reliées aux trois phases de l'alimentation triphasées. La commutation automatique/manuelle 12 reliée aux bornes k, 1, m, n du module de fonction 7 et dont les posi- tions sont représentées dans l'angle inférieur droit de la figure en face d'un bouton de commande 13, comporte, en-dehors de la position d'arrêt O, deux crans 14 et 15 de marche automatique (I ou II et I + II) contrôlés par l'horloge 10 et des crans de marche manuelle respectifs: - 16 pour la marche du seul moteur I, - 17 assurant la marche du seul moteur II, - 18 de marche simultanée des deux moteurs I et II. La mise en marche automatique d'un moteur en cas de défaillance de l'autre moteur est obtenue à l'aide d'un relais 19 branché sur la téléalarme 6. Sur la figure 2, on a représenté schématiquement le premier moteur électrique I équipé de son module de fonction 5 représenté débranché. Les bobinages 22 du stator 23 sont reliés, par un câblage interne 25 dans une embase 24 quï surmonte le moteur I, à un jeu de bornes 26 pour le réglage de la vitesse du moteur. Afin de permettre le réglage de la vitesse du moteur, le bobinage de chaque phase du moteur asynchrone est, par exemple, subdivisé en plusieurs longueurs qui sont alternativement couplées ou non couplées en série ou en parallèle, ce qui assure un rendement relativement bon du moteur pour toutes les vitesses de rotation de la pompe, ces vitesses étant imposées en fait au rotor du moteur électrique par le couple résistant du rotor de la pompe. Le jeu de bornes de vitesses 26 comporte des bornes 27 du côté du bobinage 22 du moteur et des bornes 28 du côté de l'arrivée de la tension d'alimentation. Lorsque le moteur I est en service,les bornes 27 et 28 sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'un boîtier commutable 29 qui vient s'enficher sur elles. Le boîtier commutable 29 est enfiché par des bornes 30 selon diverses orientations dont chacune assure une vitesse de rotation différente du moteur. Les bornes 28 (du jeu de bornes 26) placées du côté de l'arrivée de la tension sont reliées à l'intérieur de l'em- base 24 à un jeu de bornes de fonction 32 formant interface sur laquelle vient s'enficher le module de fonction 5 ou premier module de fonction. Le module de fonction 5 est constitué par une plaque de circuit imprimé 34 logée dans une enveloppe 31 et munie de broches 35 susceptibles de s'enficher de façon simple et sans faire intervenir des outillages spéciaux (par exemple de soudure) sur les bornes à prises ou à griffes 36 du jeu de bornes de fonction 32. La plaque de - circuit imprimé 34 présente un logement 37 traversé par le bottier commutable de sélection de vitesses 29 et la plaque 34 porte, débouchant sur l'extérieur, un témoin lumineux 38 (par exemple une petite lampe néon) de la présence de la tension sur le moteur. La plaque de circuit imprimé 34 comporte, en montage embroché et donc interchangeable et facile à remplacer en cas de défaillance, un détecteur 39 du sens de rotation du moteur indiquant, à l'aide de lampes néon 40 alternativement allumées ou éteintes, le sens de rotation du rotor du moteur I lorsque ce moteur est un moteur triphasé. Les liaisons élec- triques, non représentées en détail, de la plaque de circuit imprimé 34, aboutissent à un jeu de bornes ou bornier 41 de raccordement vers l'extérieur, par un câble 42 assurant l'amenée des phases du réseau électrique et la liaison vers le module 7 du moteur II. La plaque de circuit imprimé 34 porte en plus, légère- ment décalé en arrière, un dispositif 46 de protection thermi- que du moteur avec un bouton de réarmement manuel 47 qui vient dépasser à l'extérieur de son boîtier. Après la mise en place du module de fonction 5 et du bottier commutable de sélection de vitesse 29, l'ensemble de la plaque de circuit imprimé 34 et de ses organes de contrôle et de surveillance constituant le module 5, est recouvert d'un couvercle 43 à travers lequel sont percées des fenêtres 44 et 45 laissant apparaître les indications de détection de sens de rotation 39 et du disposi- tif de protection thermique 46. Sur la figure 3, sont représentés les deux modules de fonction 5 et 7 des moteurs I et II sous une forme schématique faisant apparaître les modules couvercle enlevé avec leurs branchements. Comme on le voit, la plaque de circuit impri- mé 34 de ces modules est traversée par le boîtier commutable de vitesse 29 enfiché par ses bornes 30 (voir la figure 1) sur le jeu de bornes de vitesses 26. Un repère 48 du circuit 34 permet de repérer la position de branchement du bottier 29 qui porte au dos des chiffres de vitesse 1 à 4. La plaque 34 porte latéralement des lampes néon 40 indiquant, lorsqu'elles sont allumées individuellement, à la fois la présence de la tension sur le bobinage du moteur et le sens de rotation de celui-ci. Le voyant de défaut 49 du dispositif de protection thermique 46 intégré à la plaque de circuit 34 (voir la figure 2) est placé à proximité du bouton de réarmement manuel 47. Sur le module 5 du moteur I, les bornes a à f autres que les bornes de phase sont non seulement reliées aux bornes du module 7 (comme représenté à la figure 1) mais elles peuvent également être reliées à l'extérieur pour réaliser des fonc- tions complémentaires de télécommande ou de télésurveillance. Les bornes f et e peuvent être reliées à un système de com- mande à distance 50. Les bornes d et c peuvent être reliées à un système de téléalarme 51. Les bornes b et a peuvent être reliées à un système de report de défaut 52. g Sur le module 7 de la pompe II o l'on repère la pré- sence supplémentaire de l'horloge 10 et du bouton 13 de commande de marche automatique/manuelle, les bornes n et m peuvent être reliées au système de commande à distance 50 tandis que les bornes g et h peuvent être reliées à un cir- cuit 53 de report de téléalarme. Selon une disposition particulièrement avantageuse du couplage des deux moteurs selon l'invention, les modules de fonction 5 et 7 qui sont amovibles sont précâblés et couplés entre eux avant leur montage sur leur moteur par simple enfichage, ce qui simplifie énormément le câblage final des deux moteurs après leur mise en place sur le circuit de pompe double 3,4. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Couplage de deux moteurs électriques reliés mécani- quement chacun à une pompe distincte débitant sur un même réseau hydraulique, par exemple un réseau d'eau chaude de chauffage, chaque moteur étant équipé d'un moyen de jonction relié aux divers fils de bobinage de ce moteur, caractérisé en ce que le moyen de jonction (24) du premier moteur (I) compor- te une interface (22) à connexions débrochables raccordée à un premier module de fonction interchangeable (5) équipé d'un dispositif (38, 39, 49) de surveillance du fonctionnement du moteur indiquant par exemple la présence de la tension d'ali- mentation et/ou le sens de rotation du moteur et/ou un défaut moteur, et d'un dispositif de protection thermique (46) couplé à un système de basculement automatique sur le deuxième moteur avec visualisation du défaut en cas de défaillance, en ce que le moyen de jonction du deuxième moteur (II) comporte une interface (22) à connexions débrochables raccordée à un deuxième module de fonction interchangeable (7) équipé du même dispositif de surveillance de fonctionnement et du même dispositif de protection thermique que le premier module et en plus d'une horloge (10) de programmation du fonctionnement du premier (I) et du deuxième moteur (II), par exemple pour la marche de jour et la marche de nuit et en ce que les premier et deuxième modules de fonction (5,7) sont couplés entre eux de façon croisée, de manière à provoquer la marche alternée des deux moteurs sous le contr8le de l'horloge (10) et en cas de défaillance de l'un des deux moteurs, la permutation automatique sur l'autre moteur. 2.- Couplage de deux moteurs électriques selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et deuxième modules de fonction (5,7) sont couplés entre eux par un dispositif de commutation manuel/automatique (12) permettant d'obtenir par commande manuelle la marche forcée du premier (I) ou du deuxième moteur (II) ou simultanément du premier et du deuxième moteur. 3.- Couplage de deux moteurs électriques selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les premier et deuxième modules de fonction (5,7) sont couplés entre eux via l'horloge (10), en plus de la position de marche alternée des deux moteurs, selon une position de marche forcée automatique du premier et du deuxième moteur (I, II).