Brevet FR2634578A1 — publié le 19900126

"Rhéostat liquide à circulation d'électrolyte" La présente invention concerne d'une manière générale les rhéostats à résistance liquide, notamment destinés au démarrage contr8ôlé de moteurs électriques. Elle concerne plus particulièrement les rhéostats du type dit à circulatiuon d'électrolyte o des électrodes définissent entre elles un volume de circulation pour l'électrolyte sous l'effet d'un moyen de pulsion. De tels rhéostats ont notamment été décrits par le Demandeur dans EU-A171 317 o les électrodes étaient elles-même adaptées à former entre elles une capacité& de retenue pour l'électrolyte en association avec des moyens d'évacuation propres à en assurer de manière contrôlée la vidange. La présente invention a pour objet un perfectionnement des rhéostats à résistance liquide ainsi conçus tendant à améliorer les conditions de circulation de l'électrolyte entre les électrodes, en particulier dans le cas de réalisations polyphasées o il importe de parvenir à un équilibrage aussi complet que possible des conditions de fonctionnement d'une pluralité de jeux d'électrodes respectivement affectées aux diverses phases. Un autre objet consiste à maîtriser avec toute la souplesse désirable la loi de variation en fonction du temps de la résistance effectivement insérée par le rhéostat dans le circuit desservi. L'invention propose à cet effet, dans un rhéostat à résistance liquide du genre considéré avec des électrodes définissant entre elles un volume de circulation pour l'électrolyte sous l'effet d'un moyen de pulsion, un aménagement essentiellement caractérisé, pour chaque jeu d'électrodes, par un volume de circulation en forme de canal délimité par une électrode, dite par simple commodité inférieure, entre une extrémité amont disposée en regard d'une colonne d'alimentation et une extrémité aval équipée d'une vanne-déversoir de hauteur réglable. Grâce à un tel aménagement, les conditions de retenue et de circulation de l'électrolyte peuvent être aisément maîtrisées dans chaque jeu d'électrodes par une commande positive et coordonnée des vannesdéversoirs correspondantes, tandis que la vidange résulte automatiquement du simple arrêt du fonctionnement des moyens de pulsion en amont du ou de chaque canal. Un rhéostat ainsi aménagé offre notamment l'avantage de pouvoir être aisément appliqué et adapté au démarrage de moteurs asynchrones à démarrage rotorique comme à celui des moteurs à démarrage statorique grâce à la complète souplesse de détermination de la loi de variation en fonction du temps, des conditions de remplissage des volumes de circulation ménagés entre électrodes. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, o: - la figure 1 est une vue schématique en perspective avec divers arrachements d'un rhéostat liquide selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe selon le plan brisé II-II de la figure 1. Suivant la forme de réalisation choisie et représentée, l'invention est considérée dans son application la plus courante au démarrage d'un moteur électrique asynchrone triphasé M à partir d'un secteur d'alimentation à trois phases Ll, L2, L3. Celles-ci sont reliées aux trois bornes Ml, M2, M3 du moteur, d'une part, par l'intermédiaire du rhéostat de démarrage dont l'ensemble est désigné par la référence 10, et, d'autre part, directement par un contacteur 11 qui est adapté à se fermer en fin de période de démarrage. Le rhéostat 10 comporte une cuve 12 en matériau isolant contenant un bain d'électrolyte 13 dans lequel est immergé un distributeur 14 de forme générale parallélépipèdique allongée également réalisé en matériau électriquement isolant et s'étendant horizontalement selon la majeure partie de la longueur de la cuve. Celle-ci présente une partie terminale 15 de hauteur réduite o le distributeur présente une tubulure d'aspiration 16 équipée d'une turbine 18 attelée à un moteur électrique 20 installé sur la paroi supérieure ou plafond de ladite partie terminale 15. En regard de l'entrée de la tubulure d'aspiration 16 est disposé, par ailleurs, un volet 21 articulé sur un axe 22, libre d'osciller entre deux butées 23, 24 implantées sur une tige 25 traversant le plafond de la cuve et aboutissant à un volet de commande 26. Au delà de sa partie terminale 15, la cuve 10 comporte une partie principale 30 délimitant au-dessus du bain 13 une zone occupée par le rhéostat proprement dit comprenant ici trois jeux d'électrodes globalement désignés sur la figure 1 par les références 31, 32 et 33. Ces trois jeux d'électrodes présentant une structure semblable, il suffira de considérer plus en détails l'un d'eux, par exemple le jeu 31 qui apparaît en coupe à la figure 2. Dans chaque jeu d'électrodes, tels que 31, se trouve ainsi une électrode, dite supérieure, 31A, plongeant dans une électrode, dite inférieure, 31B, en forme de canal qui s'étend à partir d'une extrémité amont reliée à une colonne d'alimentation 31C, jusqu'à une extrémité aval équipée d'une vanne-tiroir 31D formant déversoir. Les électrodes sont fixées au plafond isolant 35 de la partie surélevée 30 de la cuve au moyen de tiges métalliques telles que 41, 42 pour l'électrode supérieure et 43, 44 pour l'électrode inférieure, ces tiges aboutissant à des bornes de connexion appropriées. Chaque électrode inférieure telle que 31B, comporte une paroi de fond telle que 45 s'étendant dans un plan sensiblement horizontal entre deux parois latérales verticales 46, 47, l'ensemble formant un canal de section en U raccordé du côté amont à la colonne d'alimentation telle que 31C. Un certain nombre de plaques, telles que 48, électriquement raccordées au fond 45, par soudure par exemple, s'étendent parallèlement aux parois latérales 46, 47: le nombre de ces plaques intercalaires 48 est de deux dans l'exemple considéré. Chaque électrode supérieure, telle que 31A, comporte une plaque horizontale 50 et, partant de celle-ci, des plaques verticales 51 en nombre correspondant au nombre d'intervalles ménagés entre plaques de l'électrode inférieure, ce nombre étant égal à trois dans l'exemple considéré et pouvant naturellement varier en fonction de la puissance à dissiper. Les électrodes sont constituées de plaques de t8le d'inox ou de tout autre métal compatible avec la nature de l'électrolyte utilisé. Elles sont installées de manière à s'imbriquer en ménageant entre elles les espaces nécessaires pour la circulation de l'électrolyte et pour l'isolation électrique requise en l'absence d'électrolyte. Chaque vanne à tiroir telle que 31D a sa position en hauteur déterminée par un poussoir 53, ces poussoirs réalisés en matérieu isolant étant solidaires d'un arbre de commande 54. Enfin, chacune des colonnes d'alimentation telle que 31C qui est réalisée en un matériau électriquement isolant est équipée d'un volet 55 à commande accessible de l'extérieur destiné à créer une perte de charge ajustable en vue d'une égalisation des débits d'électrolyte refoulée dans les diverses colonnes lorsque la turbine est en action. Le fonctionnement du rhéostat ainsi constitué peut s'analyser comme suit. Au repos, la turbine 18 étant arrêtée, tout l'électrolyte se trouve dans la cuve, le volet 21 reposant sur sa butée basse 23. Pour le démarrage, la turbine 18 entraînée par le moteur 20 est mise en action, elle aspire l'électrolyte à un débit réglable par la position du volet 21 qui remonte par aspiration au contact de la butée supérieure 24 dont la position est déterminée au moyen du volant 26. Le débit refoulé dans le distributeur 14 se répartit entre les colonnes 31C en des flux égalisés par réglage des volets 55. Chacune de ces flux partiels envahit le canal constitué par l'électrode inférieure 31B correspondante et se trouve retenu dans ce canal à un niveau déterminé par la position de l'arbre de commande 54; en agissant sur cette position, il est donc possible de modifier le niveau d'électrolyte dans les électrodes et, par conséquent, la valeur de la résistance créée entre celles-ci. On peut faire appel à une commande de nature quelconque: manuelle, électromécanique, pneumatique ou hydraulique, avec une loi de variation appropriée quelconque linéaire ou non linéaire. La commande peut aussi être asservie par un microprocesseur aux paramètres désirés: intensité constante - vitesse variable, intensité progressive- vitesse constante, etc... Ainsi dans le cas d'un démarrage rotorique on peut - opérer avec une montée progressive des vannes-déversoirs 31D, tandis que pour un démarrage statorique, on peut fixer un niveau prédéterminé pour l'obtention d'un courant constant. Quoi qu'il en soit, pendant toute la durée du fonctionnement l'électrolyte demeure en circulation dans les électrodes et à la sortie de celles-ci il retourne à la cuve. En fin de démarrage, la turbine est arrêtée, et il en résulte une vidange rapide des électrodes, le volet 21 étant alors retombé sur la butée inférieure 23. L'invention n'est bien entendu pas limitée aux détails de la forme de réalisation qui vient d'être décrite à titre explicatif. Ainsi, par exemple une simplification peut consister à disposer les volets 55 de répartition du flux non pas dans les colonnes avec accessibilité de leurs axes pour un réglage de l'extérieur, mais au sein même du distributeur pour un ajustage de leurs positions une fois pour toutes. REVENDICATIONS 1) Rhéostat à résistance liquide du genre comportant, d'une part, une cuve (10) contenant de l'électrolyte (13) et, d'autre part, au moins deux électrodes (31A, 31B) qui, établies à distance l'une de l'autre, sont destinées à être reliées l'une à une source d'alimentation électrique, l'autre à un appareil à desservir, en particulier un moteur électrique, lesdites électrodes définissant entre elles un volume de circulation pour l'électrolyte sous l'effet d'un moyen de pulsion (18), caractérisé par un volume de ciculation en forme de canal délimité par une électrode inférieure (31B) entre une extrémité amont disposée en regard d'une colonne d'alimentation (31C) et une extrémité aval équipée d'une vanne-déversoir (31D) de hauteur réglable. 2) Rhéostat selon la revendication 1, caractérisé en ce que la moyen de pulsion est constitué par une turbine (18) adaptée à refouler l'électrolyte dans un distributeur (14) auquel se trouvent raccordées les colonnes d'alimentation (31C) des électrodes. 3) Rhéostat selon la revendication 2, caractérisé en ce que le débit d'électrolyte dirigé vers les électrodes est réglé au moyen d'un volet (21) associé à l'aspiration de la turbine (18), des volets de répartition (55) étant associés, d'autre part, aux colonnes d'alimentation des électrodes. 4) Rhéostat selon l'une quelconque des revendications i à 3, caractérisé par un moyen (54) de commande commune de la position des vannes-déversoirs (31D) respectivement associées à une pluralité d'électrodes (31, 32, 33).