Brevet FR2802029A1 — publié le 20010608

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Domaine de l'invention La présente invention concerne un système de mo teur réversible. Ainsi, l'invention concerne un moteur in duction monophasé et, plus particulièrement, la protection d' moteur à induction monophasé commutable. Description de la technologie concernée Dans des moteurs bidirectionnels comportant un enroulement principal et un enroulement auxiliaire, on in verse typiquement le sens de rotation du moteur en changeant la relation de phase entre l'enroulement principal et l'enroulement auxiliaire. La fonction des enroulements du mo teur est parfois changée du fait d'un changement de sens de rotation du moteur, c'est-à-dire que l'enroulement principal fonctionne en enroulement auxiliaire tandis que l'enroulement auxiliaire fonctionne en enroulement principal. Des dispositifs de protection de moteur sont ty piquement utilisés pour protéger les enroulements du moteur contre un défaut ou contre des conditions de température trop élevées. Par exemple, si un événement de surcharge se pro duit, un courant excessif passe à travers les enroulements du moteur. Une condition de courant élevé peut endommager les enroulements et éventuellement rendre le moteur inutilisable. protecteur de surcharge de moteur couplé entre les enrou lements du moteur et l'alimentation de puissance du moteur, de manière à répondre à une telle condition de courant élevé à travers les deux enroulements du moteur, sert à couper les enroulements du moteur si une telle condition de courant éle vé persiste pendant une période de temps prédéterminée. Un problème posé par les moteurs réversibles existants est que les deux enroulements ne sont pas entière ment et complètement protégés contre des conditions de surin tensité à travers l'un ou l'autre des enroulements. RESUME DE L'INVENTION La présente invention crée un moteur à condensa teur divisé permanent (CDP) sans condensateur de démarrage, un commutateur bidirectionnel, et une protection de surcharge de courant à la fois pour l'enroulement principal et pour l'enroulement auxiliaire. Le commutateur commande la rotation du moteur dans le sens nominal ou dans le sens inverse. Le protecteur de surcharge comprend une paire d'éléments de chauffage et un contacteur. Le protecteur permet au courant de fonctionnement normal de passer dans les enroulements pen dant le fonctionnement du moteur. A une température prédéter minée due des conditions de surintensité à travers l'un ou l'autre des éléments chauffants branchés en série avec les enroulements, le contacteur ouvre les circuits pour empêcher ainsi le courant de passer dans les enroulements. La présente invention crée un système de moteur muni d'une commande bidirectionnelle et d'une protection de surcharge. Le système comprend un enroulement principal, un enroulement auxiliaire, un condensateur, un commutateur, et un protecteur de surintensité. L'enroulement auxiliaire est branché en parallèle sur l'enroulement principal. Le conden sateur est couplé à l'enroulement principal et l'enrou lement auxiliaire. Le commutateur est branché en parallèle sur le condensateur pour commander le sens de rotation du mo teur. Le protecteur est couplé à l'enroulement principal et à l'enroulement auxiliaire. Le protecteur comprend un disposi tif de chauffage d'enroulement principal branché en série avec l'enroulement principal, un dispositif de chauffage d'enroulement auxiliaire branché en série avec l'enroulement auxiliaire, et un contacteur uni-que en série avec les enrou lements. Le contacteur est commandé par les dispositifs de chauffage et coupe le passage du courant dans les enroule ments lorsqu'une condition de surintensité apparaît. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, l'enroulement principal et l'enroulement auxiliaire peuvent être identiques ou différents. La présente invention crée en outre un système de moteur réversible comprenant un enroulement principal ; un enroulement auxiliaire branché en parallèle sur l'enroulement principal ; et un moyen de protection pour détecter une con dition de surintensité dans l'un ou l'autre des enroulements, et pour couper le passage du courant à travers ces enroule ments lorsque la condition de surintensité est détectée. Suivant d'autres caractéristiques de l'inven tion : - le système comprend en outre un condensateur couplé à l'enroulement principal à l'enroulement auxiliaire, - le système comprend en outre un commutateur branché en pa rallèle sur le condensateur nour commander le sens de ro tation du moteur, - le moyen de protection couplé à l'enroulement princi pal et à l'enroulement auxiliaire, ce moyen de protection comprenant un dispositif chauffage d'enroulement prin cipal branché en série avec !`enroulement principal, un dispositif de chauffage enroulement auxiliaire branché en série avec l'enroulement auxiliaire, et un contacteur unique en série avec enroulements et commandé par les dispositifs de chauffage. La présente invention crée enfin un système de moteur réversible comprenant un enroulement principal ; un enroulement auxiliaire branche en parallèle sur l'enroulement principal ; et un protecteur de surintensité couplé à 11 enroulement principal à l'enroulement auxiliaire pour couper le passage du courant à travers ces enroulements lors qu'une condition de surintensité apparaît dans l'un ou l'autre des enroulements. Suivant d'autres caractéristiques encore de l'invention : le protecteur comprend un dispositif de chauffage d'enroulement principal branché en série avec l'enrou lement principal, un dispositif de chauffage d'enroulement auxiliaire branché en serie avec l'enrouement auxiliaire, et un contacteur unique en série avec les enroulements et commandé par les dispositifs de chauffage, le système comprend en outre un condensateur couplé à l'enroulement principal à l'enroulement auxiliaire, le système comprend en outre un commutateur branché en pa rallèle sur le condensateur pour commander le sens de ro tation du moteur. Un avantage de présente invention est qu'on peut détecter une condition de surintensité dans l'un ou l'autre des enroulements, au lieu de ne détecter qu'une con dition de surintensité totale dans les deux enroulements du moteur. Avec le moteur réversible, l'un ou l'autre des enrou lements peut fonctionner en enroulement principal, ce qui augmente le besoin de pouvoir détecter une condition de sur- intensite dans l'un ou l'autre des enroulements. BREVE DESCRIPTION DU DESSIN La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation re présenté sur le dessin annexé dans lequel : La figure unique est un schéma de circuit du sys tème de commutation et de protection de moteur selon la pré sente invention. L'exemple décrit ici illustre un mode de réalisa tion de invention qui ne doit cependant pas être considérée comme limitant d'une manière quelconque la portée de l'invention. DESCRIPTION DE LA PRESENTE INVENTION La figure représente un schéma d'un moteur con densateur divisé permanent (CDP) 10 comportant un enroulement principal 12 et un enroulement auxiliaire 14. L'enroulement principal 12 est branché à une extrémité d'un condensateur de marche 16. L'enroulement auxiliaire 14 est branché à l'autre extrémité du condensateur 16. Un commutateur 28 est branché en parallèle sur le condensateur et comprend des bornes A et B, ce commutateur étant un simple commutateur de transfert. Une ligne 1 provenant d'une alimentation de puissance mono phasée (non représentée) est connectée soit à la borne soit à la borne B du commutateur 28, suivant la position de ce commutateur 28, pour fournir de la puissance d'alimentation aux enroulements 12 et 14 du moteur. Le courant qui arrive par la Ligne 1 se divise entre l'enroulement principal 12 et l'enroulement auxiliaire 14. Si la ligne 1 est connectée à la borne A, le condensateur 16 est branché en série avec l'enroulement auxiliaire 14 de sorte que la partie divisée du courant qui passe à travers le condensateur 16 est légèrement retardée en phase par ce condensateur 16. Par suite, le cou rant passant dans l'enroulement auxiliaire 14 est déphasé par rapport la phase du courant passant dans l'enroulement principal 12, et le moteur tourne dans un sens de rotation nominal. Si la ligne 1 est connectée à la borne B, le conden sateur 16 est branché en série avec l'enroulement principal 12 de sorte que la partie divisée du courant qui passe tra vers le condensateur 16 est légèrement retardée en phase par ce condensateur 16. Par suite, le courant passant dans l'enroulement principal 12 est déphasé par rapport à la phase du courant passant dans l'enroulement auxiliaire 14, et le moteur tourne dans un sens de rotation inverse. Chaque enrou lement fonctionne soit comme enroulement principal soit comme enroulement auxiliaire suivant la position du commutateur 28. On obtient un changement de sens de rotation en changeant la relation de phase entre les deux enroulements. La fonction de commutation bidirectionnelle nécessite trois fils conducteurs provenant du moteur 10. Selon un mode de réalisation de la présente in vention tel que représenté à la figure, un bloc protecteur de surintensité 20 nécessitant trois fils conducteurs provenant du moteur 10, comprend un dispositif de chauffage d'enroulement principal 22, un dispositif de chauffage d'enroulement auxiliaire 24, et un contacteur à bilame 26 couplé thermiquement aux dispositifs de chauffage 22, . Une extrémité du dispositif de chauffage d'enroulement principal 22 est branchée à l'enroulement principal 12, à l'opposé du branchement au condensateur 16. L'autre extrémité du disposi tif de chauffage d'enroulement principal 22 est branchée au contacteur 26. Une extrémité du dispositif de chauffage d'enroulement auxiliaire 24 est branchée à l'enroulement auxiliaire 14, à l'opposé du branchement au condensateur 16. L'autre extrémité du dispositif de chauffage d'enroulement auxiliaire 24 est branchée au contacteur 26 sur la même ex trémité que le dispositif de chauffage d'enroulement princi pal 22. L'autre extrémité du contacteur 26 est branchée à la ligne 2 de l'alimentation de puissance monophasée. Le contac teur 26 est un dispositif thermiquement sensible qui est po sitionné de manière à présenter une relation thermique avec le dispositif de chauffage d'enroulement principal 22 et le dispositif de chauffage d'enroulement auxiliaire 24. Lorsque l'un ou les deux dispositifs de chauffage 22, 24 chauffent du fait d'une condition de surintensité traversant l'un ou les deux enroulements 12, 14, le contacteur 26 s'ouvre une tem pérature prédéterminée. Louverture du contacteur 26 ouvre ainsi les circuits à la fois de l'enroulement principal 12 et de l'enroulement auxiliaire 14 pour les débrancher en coupant ainsi le passage du courant. Le contacteur 26 revient de lui- même à état initial au bouIC d'une période de temps prédé terminée qui dépend du type de matériau utilisé pour le con tacteur et de la période de temps correspondante pour obtenir une diminution suffisante de la température des dispositifs de chauffage 22, 24. En cours de fonctionnement, une alimentation de puissance électrique à courant alternatif monophasé est bran chée entre la ligne 1 et la ligne 2. Le courant arrivant par la ligne 1 passe dans le commutateur 28 qui branche le cou rant à borne A ou à la borne B. Si le courant est branché à la borne A, le courant sortant de cette borne A se divise de façon quun débit aille à l'enroulement principal 12 et que l'autre débit passe par le condensateur de marche 16 pour aller à l'enroulement auxiliaire 14, ce qui fait tourner le moteur dans le sens nominal. Si le courant est branché à la borne B, le courant sortant de cette borne B se divise de fa çon qu'un débit aille à l'enroulement auxiliaire 14 et que l'autre débit passe par le condensateur de marche 16 pour al ler à 1 enroulement principal 12, ce qui fait tourner le mo teur dans le sens inverse. Par suite, les enroulements 12, 14 fonctionnent soit en enroulement principal soit en enroule ment auxiliaire suivant la position du commutateur 26. Dans un moteur à CDP, lfenroulement auxiliaire n'est pas coupé du circuit après le démarrage mais reste dans le circuit pour augmenter le rendement et la douceur de fonctionnement du mo teur monophasé. Dans une condition de surintensité traversant l'un ou les deux enroulements 12, 14, l'un ou les deux dispo sitifs de chauffage 22, 24 chauffent en produisant l'ouverture du contacteur 26 lorsqu'on atteint une tempéra ture prédéterminée, ce qui ouvre le circuit de l'enroulement principal 12 et de l'enroulement auxiliaire 14 en les débran chant de l'alimentation de puissance. Lorsque l'enroulement principal et l'enroulement auxiliaire sont identiques, les performances du moteur sont identiques dans les deux sens de rotation, avec un rendement inférieur de 5% 10% par rapport à celui d'un moteur stan dard. Cependant, on peut optimiser les performances du moteur pour un sens de rotation, avec un rendement s'approchant de celui d'un moteur standard, en utilisant des enroulements différents. Dans le sens de rotation inverse,, le moteur est moins puissant, moins efficace, et fonctionne à une tempéra ture plus élevée. Le couple de démarrage est réduit pour le moteur utilisant des enroulements différents. R E V E N D I C A T 1 0 N S ) Système de moteur réversible (10) caractérisé en ce qu'il comprend : - un enroulement auxiliaire (14) branché en parallèle sur l'enroulement principal (12) ; et un moyen de protection (20) pour détecter une condition de surintensité dans l'un ou l'autre des enroulements (12, 14), et pour couper le passage du courant travers ces enroulements lorsque la condition de surintensité est dé- tectée. 20) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système comprend en outre un condensateur (16) couplé à l'enroulement principal (12) et à l'enroulement auxi liaire (14). 30) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système comprend en outre un commutateur (28) branché en parallèle sur le condensateur (16) pour commander le sens de rotation du moteur (10). 40) Système de moteur réversible selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend : un moyen de protection (20) couplé à l'enroulement principal (12) et à l'enroulement auxiliaire (14), ce protecteur (20) comprenant un dispositif de chauffage d'enroulement principal (22) branché en série avec l'enroulement principal (12), un dispositif de chauffage d'enroulement auxiliaire (24) branché en série avec l'enroulement auxiliaire (14), et un contacteur unique (26) en série avec les enroulements (12, 14) et com mandé par les dispositifs de chauffage (22, 24), de façon que le contacteur (26) coupe le passage du courant à travers les enroulements (12, 14) lorsqu'une condition de surintensité apparaît dans ces enroulements. 50) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enroulement principal (12) et l'enroulement auxiliaire (14) sont identiques. 60) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enroulement principal (12) et l'enroulement auxiliaire (14) sont différents. 70) Système de moteur réversible selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de protection est un protecteur de surintensité (20) couplé à l'enroulement principal (12) et à l'enroulement auxiliaire (14) pour couper le passage du courant à travers ces enroulements lorsqu'une condition de surintensité appa raît dans l'un ou l'autre des enroulements.