Contrôleurs pour moteurs à courant triphasé à vitesse multiple

Machines à courant alternatif 1955

Moteurs à courant triphasé à cage à vitesses multiples

Les moteurs à courant triphasé à cage à vitesses multiples sont à enroulement unique à polarité multiple (deux vitesses) et à deux enroulements (deux, trois ou quatre vitesses).

En outre, selon la construction et le couplage des enroulements, les moteurs possèdent un couple constant, un couple variable et une puissance constante.

Il existe une grande variété de couplages ; le montage des contrôleurs et des moteurs demande toute l'attention de l'électricien. Lorsqu'un moteur a deux enroulements, il n'utilise qu'un seul enroulement à la fois et ouvre l'autre enroulement afin d'éliminer les courants induits qui amèneraient le surchauffage du moteur.

Les contrôleurs pour les moteurs à courant triphasé à vitesses multiple sont à boutons-pressoirs, à bascule, en tambour, à cames, rotatifs et électromagnétiques.

1. Contrôleur en tambour avec moteur à courant triphasé à double vitesse
(two-speed drum controller)

Le montage de la figure 178 comprend un contrôleur en tambour, un démarreur électromagnétique avec relais thermiques et un poste à boutons-pressoirs.

Le contrôleur en tambour permet le démarrage et le changement d'une vitesse à une autre ainsi que l'arrêt du moteur.

Quand le contrôleur en tambour est en position de marche, le démarreur électromagnétique avec son poste à boutons-pressoirs permet le démarrage et l'arrêt du moteur tout en le protégeant contre les surintensités du courant et les basses tensions.

On emploie aussi le contrôleur avec trois moteurs de caractéristiques différentes tel qu'expliqué plus loin.

Fonctionnement du contrôleur en tambour

a) Moteur à couple constant {constant torque motor)

En manoeuvrant le levier de commande, on amène les contacts de la position de repos à la position 1 (basse vitesse) et les connexions s'établissent L1T1-L2T2-L3T3 et T4T5T6 ouverts.

Ce couplage correspond aux connexions en série-triangle du schéma pour la basse vitesse (Fig. 178).

Fig. 178 — Contrôleur en tambour à deux vitesses avec démarreur électromagnétique et poste à boutons-pressoirs; on peut l'employer avec un moteur à couple constant ou avec un moteur à couple variable

En amenant les contacts à la position 2 (haute vitesse) les connexions deviennent L1T4-L2T3-L5T6 et T1T2T3 ensemble, couplage correspondant au schéma parallèle-étoile pour la haute vitesse.

b) Moteur à couple variable (variable torque motor)

Le contrôleur en tambour pour moteur à couple constant peut servir avec un moteur à deux vitesses à couple variable (Fig. 178).

Les connexions du contrôleur sont les mêmes, mais l'enroulement du stator étant différent, on obtient les couplages en série-étoile et parallèle-étoile nécessaires pour un moteur à couple variable.

c) Moteur à puissance constante (constant horse-power motor)

Dans les deux applications précédentes, on n'employait que la partie gauche du contrôleur. Le levier est bloqué au milieu, à droite, par un boulon.

On visse ce boulon à gauche du levier; on emploie la partie droite du contrôleur et on établit le montage de la figure 179. On obtient un contrôleur avec un moteur à deux vitesses à puissance constante.

Fig. 179. — Contrôleur précédent employé avec un moteur à puissance constante

Le schéma du contrôleur à la position 1 (basse vitesse) indique que les connexions s'établissent L1T4-L2T5-L3T6 et T1T2T3 ensemble, couplage qui correspond aux connexions parallèles-étoile exigées pour la basse vitesse.

De même, à la position 2: (haute vitesse) les connexions obtenues sont L1T 1-L2T2-L3T3 et T4T5T6 ouverts, couplage correspondant aux connexions en série-triangle exigées pour la haute vitesse.

2. Contrôleur électromagnétique à courant triphasé à double vitesse (electromagnetic two-speed controller)

Le contrôleur électromagnétique à courant triphasé à deux vitesses comporte deux contacteurs principaux avec relais thermiques, deux relais de fermeture et un poste à boutons-pressoirs (Fig. 180).

Fig. 180. — Contrôleur à courant triphasé électromagnétique pour moteur à deux vitesses à enroulement unique

Le contrôleur, tel qu'illustré, commande un moteur à courant triphasé à enroulement unique à deux vitesses et à couple variable. Tel quel, il peut commander un moteur à courant triphasé à enroulement unique à deux vitesses et à couple constant.

Les contacteurs principaux permettent les couplages requis en série-étoile on parallèle-étoile pour la basse et la haute vitesse, tandis que les contacteurs de fermeture servent principalement au verrouillage électrique entre les contacteurs afin d'empêcher les fausses manoeuvres.

Fonctionnement

Une poussée sur le bouton B alimente les bobines des contacteurs 2CR et B ; ces derniers ferment simultanément (Fig. 181).

Fig. 181. — Schéma du contrôleur précédent

Le contacteur 2CR ferme son contact 3 et ouvre son contact de verrouillage V2; le contact 3 remplace le contact momentané B et maintient la fermeture du circuit de commande.

L'ouverture du contact V2 empêche la fermeture du contacteur H tant que B est fermé. En fermant, le contacteur principal B donne le couplage L1T1-L2T2-L3T3 et T4T5T6 ouverts ; le moteur est alors en série-étoile à basse vitesse.

Le passage de la basse à la haute vitesse s'effectue en appuyant sur le bouton H. La bobine du contacteur 1CR est alors alimentée ; ce contacteur en fermant ouvre son contact de verrouillage et ferme ses contacts 1 et 2.

L'ouverture du contact V1 déclenche les contacteurs B et 2CR ; ce dernier en ouvrant ferme son contact V2.

 Les contacts 1 et 2 maintiennent la fermeture du circuit de commande et ferment le circuit d'alimentation du contacteur H.

Le contacteur H donne alors le couplage L1T4-L2T5-L3T6 et T1T2T3 ensemble, connexions parallèle-étoile requises pour la haute vitesse. Le démarrage s'effectue toujours en passant par la basse vitesse.

Une poussée sur le bouton d'arrêt, une surcharge prolongée ou un manque de tension entraînent le déclenchement du contrôleur.

3. Contrôleur manuel à double vitesse (two-speed manual controller)

Le contrôleur manuel à deux vitesses est constitué de deux démarreurs manuels à courant triphasé avec déclencheurs thermiques, le tout logé dans un même coffret (Fig. 182). Un verrouillage automatique permet d'exécuter les manoeuvres dans l'ordre voulu et empêche les erreurs.

Fig. 182. — Contrôleur manuel pour moteur à courant triphasé à deux vitesses et à deux enroulements

Dans la présente application, on emploie le contrôleur à la commande d'un moteur à courant triphasé à deux vitesses et à deux enroulements statoriques. On emploie ce genre de moteur lorsque les vitesses exigées ne sont pas multiples l'une de l'autre.

Ainsi, sous une fréquence de 60 cycles, quand les vitesses exigées sont de 1800 et 1200 r.p.m., le moteur doit avoir deux enroulements, car s'il est à enroulement unique à polarité multiple, les vitesses sont de 1800 et de 900 r.p.m., cette dernière vitesse étant inférieure à la vitesse exigée.

Le présent montage est analogue à celui de deux démarreurs commandant deux moteurs à vitesses différentes alors que l'on a un démarreur et un enroulement pour chaque vitesse.

Moteur à quatre vitesses

Le moteur à quatre vitesses de la figure 183 comprend deux enroulements statoriques.

Fig. 183. — Schéma d'un moteur à courant triphasé à deux enroulements et à quatre vitesses et tableau de connexions

Le tableau indique le couplage de ces enroulements pour obtenir les différentes vitesses. On obtient ces couplages en employant un contrôleur à cames.

Contrôleur à cames. Le contrôleur à cames de la figure 184 comprend dix cames isolées montées sur un arbre vertical actionné par un levier.

Fig. 184. — Schéma du contrôleur à cames

Chaque came ferme ou ouvre deux contacts, un à gauche et l'autre à droite du contrôleur ; il y a donc dix contacts à gauche et dix contacts à droite.

Afin de comprendre le fonctionnement et le montage de ce contrôleur, on réfère tour à tour aux figures 183 à 185.

La figure 185 montre l'ordre de fermeture des contacts selon chaque position du contrôleur. Pour une position donnée chaque contact, ayant une circonférence sur l'horizontale, est fermé.

Fig. 185. — Tableau indiquant l'ordre de fermeture des contacts du contrôleur à cames

À chaque position, il y a les contacts de gauche G et les contacts de droite D. Ainsi, à la position 1 (marche avant), on constate que les contacts de droite D, i, 6, 7, 8, 9 et 10 sont fermés.

En fermant ensuite ces contacts (Fig. 184) et en traçant le parcours du courant, on constate que les connexions s'établissent L1T1-L2T2-L3T3 et T4T5T6T7 ensemble, tel que requis afin d'obtenir la première vitesse (Fig. 183).