Brevet FR2664763A1 — publié le 19920117

APPAREIL ET SYSTEME POUR L'ALIMENTATION PROTEGEE D'UN MOTEUR TRIPHASE A DEUX SENS DE MARCHE. L'invention consiste en un appareil ou système pour l'alimentation protégée de moteur triphasé à deux sens de marche dans lequel un circuit de commande opère l'excitation d'un premier contacteur établissant une transmission directe des courants de phase sans inversion, à 1 ' aide d'un système d ' interrupteurs de puissance tripolaire, tandis qu'un second dispositif interrupteur multipolaire effectue des permutations de phases hors charge, des moyens de protection aptes à réagir à des surcharges de courant de différentes natures étant placés en série avec la charge de façon à protéger celle-ci et le réseau qui l'alimente. Un système relativement complexe, qui est connu par le brevet néerlandais N" 21.731, et qui présente une analogie avec celui venant d'être mentionné, s'intéresse à une application particulière dans laquelle le moteur d'un outil portatif de mineur se trouve associé à un inverseur de commande manuelle dont l'état peut être influencé par un dispositif de verrouillage électromagnétique mis luimême en service par un autre interrupteur à commande manuelle. Il n'est donc ici nullement question de fournir un appareil pour la commande à distance et la protection de moteurs industriels. La présente invention se propose de fournir de façon simple et économique un appareil, respectivement un système résultant de l'association de deux appareils distincts, qui bénéficie de mesures propres à mettre sa commande à distance en assurant par voie électrique des verrouillages interdisant une séquence incorrecte et dangereuse des changements d'états que doivent subir un contacteur de puissance et un contacteur inverseur particulier. Selon l'invention, le but visé est atteint grâce au fait qu'aux interrupteurs du premier contacteur sont dévolues des fonctions d'établissement et de coupure de courant, et de protection contre les courants de courts-circuits, grâce à des moyens limiteurs qui sont placés en série et leur sont directement associés, tandis que le second interrupteur est constitué par un contacteur tétrapolaire qui dans l'un des sens effectue préalablement une permutation de deux phases - S, T - respectivement - V, W grâce à quatre interrupteurs câblés en inverseurs et en montage série avec deux des précédents, la troisième phase - R - étant alimentée par un conducteur allant du premier appareil directement à la borne correspondante - U - de la charge - M -, sans passer par le second appareil. Selon une disposition complémentaire visant à éviter des chevauchements de commutation entre les interrupteurs, un dispositif temporisateur à désexcitation sera associé au contacteur inverseur et réglé en fonction du délai de retombée des interrupteurs du premier contacteur. L'invention ainsi que des variantes de réalisation auxquelles elle peut se prêter selon que l'on s'intéresse à un appareil ou à un système seront mieux comprises à la lecture de la description ci-dessous et à l'examen des figures annexées qui l'accompagnent en illustrant à la figure 1, un schéma électrique d'un sys tème conventionnel propre à établir l'alimentation protégée d'un moteur triphasé réversible à la figure 2, un schéma électrique d'un appa reil connu dans lequel ont été intégrées les fonctions d'un contacteur et celles de moyens de protection contre les courts-circuits et les surcharges à la figure 3, un schéma électrique d'un sys tème où conformément à l'invention on combine les fonctions de deux appareils choisis pour obtenir une alimentation protégée d'un moteur réversible à la figure 4, un schéma électrique d'un pre mier circuit de commande à deux fils du système selon la figure 3 à la figure 5, un schéma électrique d'un cir cuit de commande à trois fils ; aux figures 6 et 7, deux schémas électriques représentant deux variantes de réalisation d'un appareil intégré conforme à l'invention. On connaît un système classique 1, voir figure 1, dans lequel l'inversion de l'ordre des phases - U, V, W appliquées à un moteur - M - à deux sens de marche, se fait grâce au montage en parallèle de deux contacteurs 2 et 3 câblés conformément à la figure. Afin d'éviter un chevauchement des commutations et un court-circuit par les arcs, on associe généralement un dispositif de verrouillage mécanique 4 qui empêche les pièces mobiles des deux contacteurs, et par conséquent, les interrupteurs de puissance 7 et 8 d'être actionnés simultanément par leurs électro-aimants respectifs 5 et 6. En outre, on dispose en série avec la bobine de chaque électro-aimant un interrupteur auxiliaire normalement fermé 9, respectivement 10, qui est ouvert par celui des deux contacteurs devant être actionnés pour que le moteur tourne dans le sens choisi. Ce sens est, par exemple, déterminé à l'aide d'un inverseur 11 grâce auquel il est possible d'orienter un courant vers l'une des bobines. La protection d'un tel système est obtenue d'une part, grâce à la présence d'un jeu de fusibles 12 placés en amont sur le réseau RST pour opérer la protection contre les courts-circuits et, d'autre part, grâce à la présence d'un relais thermique 13 à bilames 14, qui opère l'ouverture d'un interrupteur de sécurité 15 lorsque le moteur est l'objet d'une surcharge de courant relativement faible, mais prolongée. Cet interrupteur, qui se trouve placé en série avec l'inverseur, provoque donc la désexcitation de chacun des électro-aimants lorsqu'apparaît ce type de surcharge. L'utilisation de ce type de montage inverseur 1 a été remis en cause lorsque sont apparus des appareils contacteurs à protection intégrale 30, tel que celui décrit dans le brevet français N" 2 516 297 où sont regroupés dans un même boîtier 20, voir figure 2 - un dispositif contacteur 21 ayant des interrupteurs de puissance 22 et un électro-aimant de commande 23, des percuteurs magnétiques 24, susceptibles de provoquer une ouverture instantanée de ceux-ci en cas de court circuit et indépendamment de l'état électrique de la bobine ; et - un dispositif 19 de protection magnéto-thermique poly phasé 25, 26 susceptible de provoquer, grâce au déclen chement d'un mécanisme armé 29, l'ouverture d'un inter rupteur interne 27 se trouvant en série avec la bobine 28 de l'électro-aimant pour désexciter celui-ci ; un bouton - A - permet d'opérer par voie manuelle un déclenchement et un réarmement volontaires du mécanisme 29 En effet, s'il est techniquement possible de câbler deux appareils auto-protégés tels que 30 d'une façon comparable à celle représentée à la figure 1, on constate, par contre, que ce montage est coûteux dans la mesure où il implique la mise en service de deux systèmes magnétothermiques alors qu'un seul pourrait suffire à opérer la protection correspondante du moteur ; par suite, cette association est plus volumineuse qu'il n'est strictement nécessaire. Il est donc proposé à la figure 3, un système 40 pour l'alimentation d'un moteur à deux sens de marche, dans lequel on fait appel à un appareil contacteur auto-protégé 30 et à un contacteur tétrapolaire 32, montés en série et câblés comme représenté sur cette figure. Ainsi qu'on le voit sur cette dernière, le contacteur tétrapolaire 32 possède deux interrupteurs de puissance de fermeture 61, 63 et deux interrupteurs de puissance à ouverture 62, 64, qui sont commandés par un électroaimant 60 ayant une bobine 59 et sont reliés en inverseurs. Les références 41,...46 et 47,...54 qui se rapportent aux bornes de raccordement reliées de façon illustrée, font apparaître que la borne 42 de 11 appareil 30 est directement reliée à la borne de phase U du moteur par le conducteur 16, et que les bornes 44, 46 et 47, 54 sont reliées de façon à établir une inversion des phases aboutissant aux bornes V, W de ce moteur. Un certain sens est donc défini lorsque ce contacteur est au repos, et le sens inverse résulte de son excitation. Un circuit de commande à deux fils 66 des deux électroaimants 23, 60, qui est visible à la figure 4, est étudié pour que s'opère à l'aide d'un inverseur, d'abord la sélection du sens de marche par excitation de la bobine 59 de l'électro-aimant 60, et que soit ensuite opérée la fermeture de l'appareil 30 par excitation de la bobine 28. Avantageusement, ce circuit fait appel à un interrupteur auxiliaire de verrouillage 65 pour que soit réalisée la précaution mentionnée ci-dessus ; par ailleurs, la bobine 28 de l'appareil 30 est alimentée en série avec l'interrupteur 27 normalement fermé. Un circuit de commande à trois fils 67 avec auto-alimentation des deux électro-aimants est, par ailleurs, représenté à la figure 5, qui met ici en oeuvre une boîte de commande 68 ayant pour chaque sens de marche un bouton poussoir 68a, 68b, et un interrupteur d'arrêt commun 69. Ce circuit utilise des interrupteurs auxiliaires d'autoalimentation qui sont repérés par les références 28a d'une part, et 59b d'autre part ; les interrupteurs 28b et 59a établissent ici des fonctions de verrouillage électrique réciproque. Le système qui vient d'être décrit peut faire l'objet d'une variante dans laquelle les fonctions dévolues aux deux appareils 30 et 32 pourraient être opérées à l'aide de moyens correspondants regroupés dans un boîtier unique. A la figure 6, où une telle synthèse est opérée, un socle 71 de l'appareil combiné 70 reçoit de façon permanente les interrupteurs 72, 74 correspondant à la fonction de fermeture et d'ouverture, et respectivement à la fonction d'orientation, ainsi que les moyens de protection à per cuteurs 73, tandis que les organes de protection magnétothermiques 75 sont disposés dans un sous-ensemble 76 amovible par rapport à ce socle, de façon à s'adapter aux différents calibres de courant. Selon une autre variante 80, visible à la figure 7, un socle 81 reçoit de façon permanente les interrupteurs 82 correspondant à la fonction d'ouverture et de fermeture, ainsi que les moyens de protection à percuteurs 83, tandis que les interrupteurs 84 correspondant à la fonction d'orientation, ainsi que les organes de protection magnéto-thermiques 85 sont disposés dans un même sousensemble 86 amovible par rapport à ce socle de façon à pouvoir s'adapter aux différents calibres du courant. Afin d'assurer que la fonction de permutation des deux phases qui est dévolue au contacteur 32 s'effectue bien en l'absence de courant lorsque l'on doit interrompre un sens de rotation particulier du moteur, il peut être avantageux de lui associer un moyen de temporisation à l'ouverture (par exemple pneumatique). Une autre façon de procéder consiste à placer un contact auxiliaire commandé par le premier contacteur, en série avec un circuit d'auto-alimentation de la bobine du second contacteur qui soit branché en amont de l'interrupteur d'arrêt. Revendications 1. Appareil ou système pour l'alimentation protégée de moteur triphasé à deux sens de marche dans lequel un circuit de commande opère l'excitation d'un premier contacteur établissant une transmission directe des courants de phase sans inversion, à l'aide d'un système d'interrupteurs de puissance tripolaire, tandis qu'un second dispositif interrupteur multipolaire effectue des permutations de phases hors charge, des moyens de protection aptes à réagir à des surcharges de courant de différentes natures étant placés en série avec la charge de façon à protéger celle-ci et le réseau qui l'alimente, caractérisé en ce qu'aux interrupteurs (22) du premier contacteur (21) sont dévolues des fonctions d'établissement et de coupure de courant, et de protection contre les courants de courts-circuits, grâce à des moyens limiteurs (24) qui sont placés en série et leur sont directement associés, tandis que le second interrupteur est constitué par un contacteur tétrapolaire (32) qui dans l'un des sens effectue préalablement une permutation de deux phases - S, T - respectivement - V, W -, grâce à quatre interrupteurs câblés en inverseurs et en montage série avec deux des précédents, la troisième phase - R - étant alimentée par un conducteur (16) allant du premier appareil directement à la borne correspondante - U - de la charge - M - sans passer par le second appareil. 2. Appareil ou système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la permutation préalable des phases à inverseur - V, W - est assurée grâce à la présence d'un interrupteur auxiliaire (65) qui est placé en série avec la bobine (28) de ltélectro-aimant (23) du premier contacteur (21) et qui est fermé lors de l'excitation de l'électro-aimant (59) du second contacteur (32). 3. Appareil ou système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que des moyens temporisateurs ou des moyens de verrouillage électrique sont associés au second contacteur pour que l'ouverture de ses interrupteurs (61,...64) s'effectue après celle des interrupteurs (22) du premier contacteur (21). 4. Appareil ou système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le premier contacteur (21) fait partie d'un premier appareil monobloc intégralement protégé contre les surcharges de courant (30), tandis que le second contacteur (32) est constitué par un second appareil indépendant qui est câblé entre le premier et la charge - M 5. Appareil ou système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier contacteur (72) ainsi que des moyens de protection (73) contre les courants de court-circuit et que le second contacteur (74) sont disposés sur un socle ou boîtier commun (71) apte à recevoir un module de protection magnéto-thermique amovible (76). 6. Appareil ou système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier contacteur (82) ainsi que des moyens de protection (83) contre les courants de court-circuit sont disposés sur un socle ou boîtier commun (81) apte à recevoir un sous-ensemble (86) comprenant les moyens de protection magnéto-thermiques (85) et le second contacteur (84). 7. Appareil de protection selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que un interrupteur (65) de verrouillage de la bobine (28) de l'électro-aimant du premier contacteur (21), ainsi qu'un interrupteur de confirmation (27) actionné par un mécanisme armé (29) pouvant être déclenché par les moyens de protection, sont disposés sur le socle ou boîtier commun (71) respectivement (81).