Brevet FR2629960A1 — publié le 19891013

Les moteurs à bagues ont leurs bagues branchées sur des résistances rotoriques pendant la phase de démarrage. Le couple de démarrage depend de la valeur de cette résistance et de son évolution pendant la nontée en vitesse du loteur. Pour un démarrage à couple constant, le courant doit hêtre constant, la tension rotor se réduisant proportionnellement avec la pontée en vitesse, la résistance doit décroître afin que le courant reste constant. Depuis la création des moteurs électriques à bagues plusieurs types de démarreurs ont éte proposés : Démarreur a résistances métalliques à crans. Les crans sont éliminés soit séquentiellement avec des contacteurs soit avec un commutateur rotatif à plots (fig 1). a Derarreur d résistance liquide. Celle-ci est forée par des électrodes et un électrolyte. La variation est obtenue en faisant varier les paramètres de la formule suivante R= r I/s - r : la résistivité Brevet N 1.035.665, N 1.549.390 - 1 : la distance entre les électrodes - s : la surface des électrodes en regard. Dans ce cas la variation est obtenue de deux naniéres. en immergeant progressivement les électrodes dans l'électrolyte Brevet N 537.885 en élevant le niveau du liquide Brevets N 1.216.101, 1.465.596 , 2.436.484 & 1.566.637 Les brevets N 2.436.484, N1.216.101 et N 1.465.596 qui utilisent la variation de niveau, ont un grave défaut, lors des premiers instants du démarrage les électrodes sont très faiblement immergées dans l'électrolyte (fig 2) à cet instant la puissance introduite dans le démarreur est naxinum, la tasse d'électrolyte entre les électrodes etant faible, I 'électrolyte entre en ébullition et des perturbations électriques apparaissent, certaines coupures peuvent iéme creer des surtensions qui peuvent détruire le noteur. Dans le brevet N- 1.549.390 la variation de resistance est Iinitée, dans la pratique, à l'effet thernovariable, correspondant à une réduction de 50X de la résistivité (r) de l'électrolyte. Par contre les électrodes sont totalement immergées dans l'électrolyte et offrent le naxinun de leur surface au passage du courant. La présente invention a pour objet un démarreur liquide qui possède les avantages des démarreurs cités ci-dessus sans en présenter les inconvénients. A cet effet ce démarreur comporte un réservoir chargé d'électrolyte (1), une cuve (2) surmontant ce réservoir, une canalisation (5) relie une pompe (3) immergée dans le réservoir à une tubulure débouchant dans le fond de la cuve, caractérisé en ce qu'un premier jeu d'électrodes R1,R2,R3 (résistance RA) constamment immergé dans le réservoir (1) est monté en parallèle, connexions (7), avec un jeu d'électrodes rl,r2,r3 (résistance RB) disposé dans la cuve (2). La cuve vide au début du démarrage se remplit progressivement par l'électrolyte puisé dans le réservoir a la fin du demarrage cf fig (4). Les electrodes RA, placées dans le réservoir (1),sont de grandes électrodes qui délimitent entre elles un large volume, elles sont profondement immergees dans l'électrolyte, ce qui permet d'absorber l'énergie introduite pendant la première phase du démarrage. L'electrolyte chauffé par l'effet Joule de 20 à 90 , verra sa résistivité réduite de moitié. Les électrodes RB, placees dans la cuve (2), sont disposees verticalement et sont tres rapprochées, la variation de niveau de l'électrolyte et la géométrie particuliere des électrodes, permettent d'obtenir une grande variation de résistance. De toute façon, l'invention sera bien comprise a l'aide de la description qui va suivre, en référence au dessin schématique annexe representant, a titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce démarreur. Figure 1 Demarreur a résistance metallique Figure 2 Démarreur à niveau variable Figure 3 Evolution de la resistance en fonction du couple et de la vitesse Figure 4 Vue en coupe verticale de l'invention Figure 5 Schéma électrique Figure 6 Resistance RB Fonctionnement du démarreur : à la mise sous tension le réservoir (1) est plein d'électrolyte et la cuve (2) est vide, le courant ne peut parcourir que la résistance RA. Le courant par effet Joule échauffe l'électrolyte du réservoir (1) et la résistance décroit faiblement, le moteur à bagues monte en vitesse, après les 4/5 du temps de démarrage, un relais temporisé met sous tension une moto-pompe (3) qui remplit la cuve (2), par la partie inférieure, en puisant l'électrolyte dans le réservoir (1), pendant un tenps qui n'excede pas 10 secondes environ, lorsque la cuve (2) se remplit, l'électrolyte net iet en parallèle la résistance RA et la resistance RB. Le niveau de l'électrolyte s'élevant dans la cuve (2), le courant est progressivement derive de la résistance RA, vers la résistance RB, qui offre une résistance de plus en plus faible. L'existence de la résistance RA en parallele sur RB empêche toute perturbation, coupure, surtension, dans le cas d'une augnentation soudaine de la puissance absorbée par le moteur, car les électrodes RA sont largement dimensionnées et empêchent toute coupure du circuit électrique. La taille de la cuve (2) est plus de 10 fois inférieure à celle du réservoir (1) car l'énergie introduite dans celle-ci est le 10e de l'énergie introduite dans le réservoir lu). Le conduit (4) permet l'évacuation de l'air ainsi que celle des gaz dues å l'électrolyse de l'eau contenue dans la cuve (2) Cette lise å l'air libre de la cuve (2), à travers le réservoir (1), facilite le travail de la pompe. La fin du démarrage est détectee, soit par un relais de niveau, soit par des électrodes auxiliaires qui seront court circuitees par l'électrolyte, celui-ci commande la fermeture du contacteur de court-circuitage du rotor. Lorsque le contacteur est ferrez un contact auxiliaire coupe l'alimentation de la porte cf fig (5). Des l'arrêt de la poste la cuve (2) se vide a travers le corps de la pompe. DESCRIPTION DES RESISTANCES a- RESISTANCE RA La résistance triphasee RA est constituée par les électrodes R1,R2,R3. Ces électrodes ont de grandes surfaces. Leurs surfaces actives sont placées horizontalenent et sont prof ondenent immergées La partie active est un rectangle dont la hauteur est inférieure å la largeur. Ce rectangle est plié en son milieu à 120. Une barre verticale isolee sert d'amenée de courant, elle est soudée au milieu de la partie horizontale. Les trois électrodes R1,R2,R3 placees a 1204 définissent la résistance RA, leurs parties actives horizontales ont leurs faces planes en regard. Trois entretoises d'environ 8 cm maintiennent l'ecartement. Pour démarreur des moteurs de puissance plus importante plusieurs résistances RA peuvent être mises en parallele dans le réservoir (1). b- RESISTANCE RB La résistance RB est constituée de sept électrodes ; 3 électrodes rl,r2,r3 et 4 électrodes auxiliaires rn qui forment le point neutre fig (6). Les électrodes ont de grandes surfaces et sont placées verticalement. Chaque électrode rl,r2,r3 est placée entre deux électrodes auxiliaires rn. Les électrodes auxiliaires sont reliées électriquement et mécaniquement entre elles par une barre qui sert également de fixation à la partie supérieure de la cuve (2). Les électrodes sont de forme rectangulaire lux20 cm environ et la distance entre les électrodes est maintenue par des entretoises de lom. Pour démarreur de puissance plus importante plusieurs résistances RB peuvent être mises en parallèle dans la cuve (2). Pour éviter les problèmes de corrosion, elles seront realisées en acier inox. EXPLlCAllONS THEORlOUES Le diagramme fig(3) décrit l'évolution de la resistance pendant les différentes phases du démarrage d'un moteur qui entraine une machine à couple centrifuge. Calcul de la valeur de la résistance pendant les deux phases du demarrage : L'équation qui régit le couple "C" et le glissement "g" pendant le démarrage est le suivant : g = R C tg a = C/g a Variation de résistance pendant la première phase tg ai = Ci/gi = 1 pour g= 3/4 C= (3/4)2 tg al = 9/16 / 1/4= 4/9 tg ai/ tg al = Ri/Ri = 4/9 R1= 0,5 Ri s Variation de résistance pendant la dernière phase tg af = Cf/gf ( si gf= 0,97 ) tg af = (0,97)2/0,03= 31 Rf/Ri = 1/31 Rf= 1/31 Ri Pendant la première phase l'angle "a" varie de 1 à Z (il est inversement proportionnel à la résistance, ce qui signifie que la résistance est réduite de moitié). La résistance ne doit donc pas varier fortement mais par contre offrir au passage du courant la section la plus grande des électrodes. La durée de cette phase correspond à 80% du tenps de la montée en vitesse du moteur. Ce qui correspond à la fonction de la résistance RA. Pendant la phase finale de la montée en vitesse, (les derniers 20X) l'angle "a" augmente très fortement ce qui signifie que la résistance est trés fortement réduite ( de 20 à 50 ). Dans ces derniers instants du démarrage la puissance introduite est également très faible 110X de la puissance initiale). Car la tension aux bornes de la resistance se réduit avec le glissement, lorsque le moteur monte en vitesse. Ce qui correspond å la fonction de la résistance KE REVENDICATIONS 1/ Démarreur pour noteurs électriques à bagues comportant un réservoir (1) chargé d'électrolyte, une cuve (2) surmontant ce réservoir, une canalisation (5) reliant la pompe (3) in vergée dans le réservoir à une tubulure débouchant dans le fond de la cuve (2), caractérisé en ce qu'il comprend un premier jeu d'électrodes R1,R2,R3 (résistance RA) constamment immergé dans le réservoir (1), monté en parallèle avec un jeu d'électrodes rl,r2,r3 (résitance RB) disposé dans la cuve (2), la dite cuve (2) étant vide pendant la première phase du démarrage et se remplissant pendant la dernière phase. 2/ Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cuve à niveau variable (2) représente moins de 10% du volume du réservoir (1). 3/ Démarreur selon-l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pompe réalise la nise en parallèle des résistances RA et RB, et fonctionne pendant la dernière phase du démarrage. 4/ Démarreur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la résistance RA triphasée, du réservoir (1) est constituée par trois électrodes R1,R2,R3 qui ont de grandes surfaces et dont les surfaces actives sont placées horizontalement et profondément immergées, sont pliées en leur nillieu à 120e, les électrodes R1,R2,R3 placées à 120- ayant leurs faces planes en regard, l'écartement étant défini par une entretoise et une amenée de courant isolée reliant la borne de raccordement a la partie active profondément immergée', plusieurs résistances RA pouvant être mises en parallèle si nécessaire dans le réservoir (1). 5/ Démarreur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la résistance RB triphasée, de la cuve (2), à niveau variable est constituée par sept électrodes qui ont de grandes surfaces et sont placées verticalement, en ce que chaque électrode rl,r2,r3 est placée entre deux électrodes auxiliaires rn, les électrodes auxiliaires reliées entre elles mécaniquement et électriquement réalisant le point neutre, une entretoise définissant un écartement d'environ lon entre les électrodes, plusieurs résistances RB pouvant être mises en parallèle si nécessaire dans la cuve (2). 6/ Démarreur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ordre de fermeture du courtcircuiteur est donné par des électrodes auxiliaires placées dans la cuve (2), qui sont court-circuitées par électrolyte lorsque le niveau haut est atteint.