Brevet FR2134569A1 — publié le 19721208

La présente invention concerne un dispositif pour la protection des moteurs électriques, en particulier des moteurs triphasés montés aussi bien en étoile qu'en triangle. Le but principal de la présente invention est de réaliser des dispositions destinées à protéger les moteurs électriques triphasés et les organes mécaniques actionnés par ces moteurs par exemple, contre le fonctionnement anormal de l'appareillage électrique de commande et contre les augmentations anormales de frottement. Un autre but de la présente invention est de réaliser des dispositifs de circuit permettant le lancement et la marche pendant une durée contrôlée des moteurs électriques triphasés au cas où l'alimentation de l'un de leurs enroulements viendrait à manquer, et leur permettrait donc de remplir leur office pendant une durée déterminée afin d'avoir la possibilité de rétablir les conditions normales avec un moindre dommage. Plus particulièrement, le lancement et la marche sont permis dans le cas de moteurs triphasés en étoile tandis que seulement la marche est permise dans le ca de moteurs en triangle. Un autre but est celui de réaliser un dispositif permettant le contrôle automatique de la marche et de l'arrêt des moteurs électriques et de la simultanéité d'action des organes de commande si on constatait dans l'un de ceux-ci une altération du fonctionnement normal par suite de défauts électro-mécaniques ou par suite d'une défaillance de la commande. D'après l'invention , le dispositif est caractérisé essentiellement par le fait que, dans le cas des moteurs triphasés en é- toile, on dispose d'un retardateur monté en série directe ou indirecte sur le neutre, tandis que dans le cas des moteurs triphasés en triangle, on dispose de deux retardateurs sur deux phases différentes, montés en série directe ou indirecte. On entend par le terme retardateurs des dispositifs de contrôle connus en soi, par exemple des relais thermiques, magnétiques, mécaniques, electroniques, ou à moteur en mesure de fermer ou d'ouvrir au moins un contact électrique après un temps prédéterminé ou éventuellement règlable, ou de maintenir ouvert au moins un contact pendanttine durée pré-déterminée, éventuellement règlable. Un tel contact par exemple -peut être affecté à l'ouver- ture du télérupteur du moteur triphasé à protéger. Si le retardateur possède un second contact, ce second contact peut être fer mé avant l'intervention du contact mentionné en premier. On entend par insertion indirecte l'insertion dans le circuit du retardateur par un transformateur, par exemple un TA ou un relais. L'invention sera mieux comprise par la description détaillée suivante fournie à titre purement indicatif et faite en se réfè- rant aux figures du plan ci-joint où La figure 1 représente un schéma électrique d'un dispositif de protection d'un moteur triphasé en étoile, (non représenté) affecté par exemple à un service intermittent. La figure 2 représente le schéma électrique d'un dispositif de contrôle d'un moteur triphasé en triangle, affecté par exemple à un service intermittent. Les lignes à traits interrompus représentent des variantes. La figure 3 représente le schéma électrique d'une autre variante. La figure 4 représente différents schémas du dispositif conforme à l'invention pour le contrôle des moteurs en étoile. La figure 5 représente une autre variante du dispositif suivant l'invention. La figure6 représente une autre variante de l'invention. La figure 7 représente le schéma électrique relatif à la protection et au contrôle d'un couple de moteurs électriques triphasés dont un en étoile, avec neutre et l'autre en étoile sans neutre ou en triangle. La figure 8 représente le schéma électrique d'une variante dans laquelle les télérupteurs sont du type à bobine de décrochage. Selon la figure 1 , un réseau d'alimentation triphasé avec neutre N (les phases sont indiquées par les repères R, S, et T) alimente un moteur électrique non représenté, du type en étoile, destiné par exemple à un fonctionnement intermittent. Un télérupteur habituel 1 avec des contacts 2,3 et 4 permet de mettre le moteur en circuit lorsqu'on ferme le contact à bouton-poussoir 5 qui reste fermé tant que l'on n'appuie pas à nouveau sur son bouton-poussoir. Le télérupteur comporte un contact 6 de repos monté en série avec une branche du circuit 7 sur lequel est prévue une sirène d'alarme 8 et un contact de mise hors circuit manuel 9. Sur le conducteur de la phase T est monté un retardateur 10, par exemple un temporisateur commandant un contact Il monté en série sur la bobine du télérupteur 1. La bobine du télérupteur est montée entre la phase R et le neutre N à travers un contact 12 d'un autre retardateur, (par exemple un temporisateur) 13, monté sur le neutre. Quand le moteur doit être mis en route, il se ferme et permet l'alimentation du moteur. Si pour un motif quelconque, la phase T était interrompue, le neutre est sollicité par un courant qui attaque le retardateur 13 lequel, après la durée de retard affiché ouvre le contact 12 et par conséquent met hors circuit le télérupteur 1 et arrête le moteur qui, de toute façon, avait démarré. I1 est donc évident que tant qu'on n'a pas interrompu l'ouverture du contact 12, le moteur électrique sera maintenu en mouvement étant donné qu'il est alimenté en biphasé par les phases R et S, et par le neutre. Le branchement du neutre au centre de l'étoile offre en outre l'avantage du démarrage du moteur également lorsqu'une phase est interrompue. Pendant la durée affichée sur le: temporisateur 13, le personnel pourra remédier à l'inconvénient dont dépend l'absence d'alimentation sur la phase T, sans devoir arrêter le fonctionnement du moteur. On tient compte que le retardateur 13 lorsque les conditions normales d' alimentation reprennent, revient à 0, c'est-à-dire ne continue pas dans le cpmptage de la durée affichée.En d'autres termes,si par suite de la reprise des conditions normales, le neutre ne devait plus être parcouru par le courant, le temporiseur 13 serait désactivé en revenant à la position initiale. Par suite de la désexcitation du télérupteur 1, conséquente à l'intervention du temporisateur 13, le contact 6 se ferme et le dispositif d'alarme 8 intervient. Ceci indique au personnel chargé de la surveillance qu'il y a une anomalie. Le contact 6 au lieu de faire partie du télérupteur 1, comme cela est représenté sur la figure , peut appartenir au temporisateur 13. Dans ce cas, le contact sera un contact de travail et non pas un contact de repos. Le temporisateur 13.pourra agir au bout d'un certain temps à partir de son excitation sur le contact 6 afin de le fermer, en faisant intervenir l'alarme. Le personnel sera ainsi avisé que même Si le moteur est en mouvement, il existe une anomalie. Au bout dut autre intervalle de temps, le temporisateur 13, si le personnel n'a pas réussi à supprimer l'anomalie entre temps, ouvre le contact 12 et arrête le moteur. - les mêmes conditions de fonctionnement sont constatées si on interrompt la phase S. - si par contre, on interrompt la phase R, les conditions deviennent différentes, étant donné que, si l'interruption a lieu en aval du télérupteur, les situations déjà décrites se répètent, tandis que si l'interruption de la phase R se produit en amont du télérupteur, ou encore mieux au point où le télérupteur 1 est monté sur cette phase, le télérupteur 1 n'est pas excité au démarrage, c'est-à-dire quand l'opérateur ferme le contact.- 5, Le retardateur 10 sert particulièrement dans le cas où le moteur alimenté est destiné à un service intermittent. Il sert pour la protection de la marche du moteur quandil est alimenté normalement à travers les 3 phases R, S et T.Une surcharge -mécanique due à une anomalie normalement non contrôlée en service intermittent, produit une absorption anormale du moteur et par conséquent fait intervenir après une durée prédéterminée le retardateur 10 qui ouvre son contact 11 et qui se comporte donc comme le retardateur 13. Le retardateur 10 est excité seulement quand le courant qui le parcourt dépasse la valeur prévue pour le fonctionnement du moteur avec toutes les phases. Il y a lieu de noter que si le dispositif estran retardateur électronique, avec des paramètres de temps et de courant règlables, cette protection est valable aussi bien en service intermitent qu'en service continu. Il est possible de prévoir également un retardateur A placé entre une phase et le neutre ou entre deux phases, en cas de service intermittent. Si du fait de la présence d'une anomalie le temps de manoeuvre dépasse le temps d'intervention de ce retardateur, ce dernier ouvre le contact 12 ou un autre contact équivalent, en arrêtant le moteur. Le schéma de la figure 2 se réfère à un dispositif destiné à être utilisé pour le contrôle d'un moteur triphasé en étoile, non représenté, alimenté par les phases R, S et T. Evidemment, il manque le neutre; dans ce schéma pour indiquer des pièces identiques ou correspondantes à celles de la figure 1, on a utilisé les mêmes signes de reférence. Dans cette disposition particulière du circuit, la seule différence réside dans le fait que le temporisateur 13 est monté en série sur la phase R. Le fonctionnement est le suivant en fermant le contact à bouton-poussoir, on excite le télérupteur 1 qui ferme sur le circuit le moteur électrique. Si l'alimentation se fait sur les 3 phases R,S et T. , on est dans des conditions normales, tandis que si l'alimentation devait manquer sur une phase quelconque, le moteur ne dém-arrerait pas, Si le moteur est déjà en marche et s'il manque la phase R , le moteur continue à tourner (il se comporte comme un monophasé). Après le temps affiché, le retardateur 10 intervient car il est excité étant donné que dans le fonctionnement monophasé, le courant qui letarcourt est supérieur à celui que l'on a quand le moteur est alimenté à toutes les phases et à l'égard,desquelles il est insensible. Si, par contre, il manque l'alimentation sur les autres phases, le comportement est celui décrit en relation- -avec la figure 1. Comme indiqué à la partie inférieure de la figure 2, on peut modifier le circuit en remplaçant ce qui est représenté à la zone Y par ce qui est représenté à l'intérieur du cadre X. Le télérupteur 1 possède un contact d'auto-alimentation 20. Quand le télérupteur 1 possède est excité, le contact 20 se ferme et c'est pourquoi le télérupteur est auto-alimenté. L fermeture initiale du télérupteur 1 se produit lorsqu'on agit sur le bouton-poussoir 21. Lorsqu'on veut mettre le moteur hors circuit on ouvre le contact manuel 22. La figure 3 représentedne autre variante. Dans ce schéma également, utilisable avec les branchements appropriés, aussi bien avec des moteurs triphasés en étoile qu'avec des moteurs triphasés en triangle, les pièces identiques ou correspondant à celles des schémas précédents sont repérées par les mêmes numéros. Danse cas d'une alimentation à quatre fils avec neutre, les conducteurs sont repérés par les lettres N, R, S, T Ces groupes de quatre fils servent comme cela est évident à l'alimentation de moteurs triphasés en étoile avec neutre. Quand le circuit doit être utilisé avec des moteurs triphasés en triangle, les trois fils d'alimentation sont ceux repercés R', S' et T' qui sont disposés comme indiqué sur le croquis. On monte sur le conducteur N (coïncidant avec R') le retardateur teur 13, dont le contact est indiqué par le repère 12. I1 s'agit d'un contact de travail, tandis que l'on monte sur le conducteur T coïncidant avec T', le temporisateur 10 .avec le contact de tra vail tt correspondant. Par la commande manuelle (représentée par un levier 30) on ferme les contacts du télérupteur 1 dont la bobine est désexcitée. Si on interrompt une phase d'alimentation par suite de la variation de l'intensité de courant parcourant ltun ou l'autre des retardateurs (par exemple le temporisateur 13), on ferme son contact 12.La fermeture de ce contact, qui se produit après la durée affichée sur le temporisateur, produit l'ouverture des contacts du télérupteur et la fermeture du contact 6- qui met en route un dispositif d'alarme. Le contact 32, appartenant par exemple à une téle-cosmande, sert à exciter le télérupteur 1 quand l'utilisateur le désire. La figure 4 dans laquelle les mêmes repères indiquent des pièces identiques ou correspondantes, représente trois solutions différentes repérées a, b et c pouvant être adoptées liune à la place de l'autre. La solution a prévoit un retardateur thermique 33 qui agit lorsque le neutre est parcouru par le coursant, tout d'abord sur le contact 34 qui fait intervenir l'alarme, puis sur le contact 35 qui désexcite le télérupteur 1. Le télérupteur peut être actionné en fermeture par le contact à bouton-poussoir 5 ou, en variante, par le bouton-poussoir 21, car le télérupteur 1 est muni du contact d'auto-alimentation 20, comme cela est décrit'en relation avec la figure 2 .Le moteur électrique M contrôlé par ce dispositif de circuit est du type triphasé en étoile avec neutre. Les- contacts 34 et 35 peuvent, comme cela est indiqué sur les figures, être actionnés par des retardateurs thermiques, (relais thermiques) RT placés sur les trois phases. La variante b utilise un temporisateur 13 dont les contacts 34,35 remplissent les mêmes fonctions que les contacts identiques de la variante a. Il peut être bon d'utiliser des relais thermiques RT montés sur les différentes phases, lesquelles contrôlent un contact 50 qui en se déplaçant à partir de disposition représentée à la figure 4, ouvre le télérupteur 1 et déclenche l'alarme. Enfin, à partie droite de la figure 4 est représentée la variante b sur laquelle les relais thermiques RT sont disposés à deux phases seulement et le temporisateur 13 est relié au neutre à travers un transformateur . Le transformeteur est un TA. Les thermiques agissent sur le contact SO tandis que le temporisateur 13 agit sur le contact 60 qui ouvre le télérupteur et ferme l'alarme. Le schéma de la figure 5 représente une solution destinée à la protection d'un moteur triphasé M en étoile avec neutre. Les contacts 61 du disjoncteur de protection du moteur, collectivement désignés par le repère 60, sont commandés outrekar les éléments résistants 64 montés à deux phases ou plus, mais également par un élément thermique 62 monté sur le neutre. Comme variante, les trois contacts peuvent être reliés mécaniquement à un quatrième contact mis au neutre. Le schéma de la figure 6 représente un transformateur d'adap-tation 70 mis au neutre N. Le transformateur est relié à un pont redresseur 71 qui alimente un relais R. Le relais R possède un contact r qui ferme un circuit sur lequel est monté le retardateur 72 qui, avec ses contacts 73 et 74 , à des moments différents fait intervenir l'alarme 8 puis ouvre le circuit 75 du télérupteur. Quand le neutre est intéressé par un courant, le relais R est excité, le retardateur 72 démarre et agit comme cela a déjà été indiqué. il est évident que dans le cadre de l'invention, entrent les solutions qui, à la place des télérupteurs, prévoient des téléinverseurs, et organes similaires. En outre, plusieurs moteurs en étoile pourraient être reliés avec leu centre d'étoile au neutre du secteur. On pourrait prévoir sur ce neutre un retardateur comme celui repéré 13. Au cours de la suite de la description, on utilise lestêmes numéros de référence (éventuellement-accompagnés du signe ' (prime) pour indiquer des pièces identiques ou correspondantes à celles des figures précédentes. La partie gauche de la figure 7 représente le circuit représenté figure 1, tandis que la partie droite celui de la figure 2 (sauf en ce qui concerne l'emploi du relais A), tandis qu'au centre est disposé le circuit qui coopère avec les précédents et qui fait l'objet principal de la,présente réalisation. Il est précisé que les deux circuits latéraux pourront être identiques entre eux. La disposition du circuit de la figure 7 sert à la protection et au contrôle de deux moteurs électriques triphasés (non représentés) dont l'un en étoile avec neutre et l'autre en triangle. Selon la présente réalisation, on prévoit que les bobines des deux télérupteurs 1, 1' des deux moteurs, sont mises en parallèle entre elles et chacune d'elles montées en série avec le contact manuel d'excitation 5 (ou 5' ou 22) , le contact Il (ou 11' ou lIA llA) du retardateur 10 (ou lOt), et le contact 12 (ou 12') du retardateur 13 (ou 13'). On a ainsi deux branches en parallèle qui sont en surie avec un contact 77 d'un relais 76 qui, comme on le comprendra mieux par la suite, agit comme relais différentiel. Le relais 76 peut être relié entre la phase R et le neutre N par l'intermédiaire du contact à commande manuelle 79 et deux branches entre elles en parallèle, contrôlées par les contacts de changement 80 et 80'. Plus précisément quand les contacts 80 et 80' se trouvent à la position de la figure 7, le retardateur 76 n'est pas excité et ne l'est pas non plus si ces deux contacts se trouvent dans leur autre position. Le retardateur 76 est excité seulement quand l'un ou l'autre de ces contacts est déplacé par rapport à la position représentée à la figure . Les contacts 80 et 80' peuvent respectivement appartenir aux retardateurs 10, 10' ou aux relais ou retardateurs A, A' ou aux télérupteurs 1, 1' .Lorsque les exigences l'imposent, les organes lO,lO',A,A', 1, 1' pourraient tous agir sur les contacts indiqués. Dans ce cas, ces contacts appartiendraient à deux relais qui sont excités par l'intervention de tels organes. En d'autres termes, les retardateurs 10, 10' pourraient avoir un second contact. La fermeture de ce contact provoquerait l'excitation du relais et par conséquent le mouvement des contacts 80, 80'. Les relais A,A' auraient également un second contact en parallèle avec le second contactdes retardateurs 10, 10' . Le second contact des relais A,A' est en série avec le relais qui commande le contact 80,80'. Si on suppose que pour un motif quelconque un seul des contacts 80,80' passe en position de commutation à la suite d'une intervention d'un des organes indiqués, l'excitation du retardateur 76 se produit et c'est pourquoi son contact 77 passe après que se soit écoulé le temps après lequel intervient ce retardateur, à son autre position, ce qui permet de maintenir excité le retardateur 76 et d'actionner le bloc permanent des manoeuvres. La commutation du contact 77, si elle n'est pas précédée de l'ouverture des contacts 10 et 10' ou A, A' , provoque la désexcitation du moteur qui a démarré et par conséquent l'intervention de'ira sirène d'alarme 8. Le circuit décrit se prête par exemple à- 1-' arrêt du fonctionnement d'un des moteurs après l'arêt de l'autre quand ce fonctionnement tend à se prolonger pendant une durée-supérieure à la durée préalablement fixée. Les retardateurs 10, 10' , peuvent être tarés de façon à contrôler la durcie de fonctionnement du moteur correspondant, c' est-S-dire Su'ils interviennent après une durée désirée, à parti de l'instant du démarrage du moteur lui-même. Alternativement, ils peuvent intervenir après une durée préalablement fixée lorsqu'ils sont parcourus par une intensité de courant supérieure à-l'intensité normale, ce qui Indique que dans l'organe contrôlé il existe des défauts électriques ou mecaniques. Les relais A, A' peuvent être temporisés ou non et contrôlent la mise en circuit des télérupteurs ou organes similaires 1, 1' ils peuvent, en outre, contrôleur l'existence ou non de la tension dans les deux commandes. Dans ce dernier cas, le circuit d'alimentation du relais 76 sera indépendant. Le disposition du circuit de la figure 8 concerne la protection et le contrôle de deux moteurs électricues ;-iphasés en toile avec neutre. Les deux circuits latéraux correspondent substantiellement à celui de la figure. 3. Le circuit d'inter-connexion entre les deux précédents constitue l'objet de la présente réalisation. Les deux télérupteurs 1, 1', adaptés sont du type à bobine de déclenchement, c'est-R-dire que le démarrage des moteurs s'effectue manuellement par les leviers 30, 30', tandis que l'arrêt se produit en envoyant une brève impulsion aux bobines de déclenchement 6, 6', de ces télérupteurs. Dans cet exemple, les contacts 80+ 80', appartiennent aux retardateurs 10, 10', et comme dantt'exemple précédent, ils déterminent l'intervention du relais retardé 76 qui en agissant après sa durée de targe, déplace ses contacts 77, 78, 78', en envoyant les impulsions de déclenchement aux bobines 6, 6' des télérupteurs , 1'. Le fonctionnement de la partie du dispositif de la figure 8 est le suivant Lorsqu'on ferme les deux télérupteurs 1, 1', les deux moteurs démarrent. Supposons que pour un évènement quelconque le retardateur 10' soit parcouru par un- courant supérieur au courant de tarage. Le retardateur 10' intervient-après-que ce soit écoulé le temps - affiché. Cette intervention consiste en la fermeture du contact ~ excitant la bobine de déclenchement 6' du télérupteur 1'. L'autre moteur continuekependant à fonctionner. Toutefois, le retardateur 10' provoque la commutation du contact 8G' . Cette commutation produit l'excitation du relais retardé 76 à travers 80, 81, et 79. Au bout du temps de retard, les contacts 77, 78, 78A , sont déplacés. Le déplacement de ces contacts et en particulier des contacts 77, 78, produit la fermeture du circuit d'excitation de la bobine de déclenchement 6 du télérupteur 1 qui arrête également l'autre moteur. Aux 2 figures, b et b', représentent les bornes d'utilisation extérieures du relais 76, lorsqu'on veut produire une intervention liée par exemple au déclenchement des interrupteurs en parallèle des transformateurs ou l'intervention des autres contacts relatifs au fonctionnement d'autres appareils. L'interrupteur manuel sert à utiliser l'appareillage soit pour la marche simultanée des moteurs, soit pour le contrôle d'un ou de deux organes indépendants. Les dispositifs de circuit décrits se prêtent bien au contrôle de la marche simultanée et indépendante des commutateurs sous charge, au contrôle des pompes de recyclage de l'huile et de ventilateurs des aérothermes et dans tous les cas où il est nécessaire de garantir la marche de différents organes actionnés par des moteurs électriques qui devraient fonctionner en même temps. L'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiqués ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS - 1 - Dispositif pour la protection des moteurs électriques, cararactérisé par le fait que , dans le casde moteurs triphasés montés en étoile avec neutre, on dispose un retardateur monté en série directe ou indirecte, sur le neutre ou entre une phase et le neutre, tandis que dans le cas de moteurs triphasés montés en triangle, on dispose un retardateur sur au moins deux phases différentes, monté en série directe ou indirecte. - 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le ou les retardateurs interviennent après une durée préalablement fixée pour séparer le moteur électrique contrôlé de la source d'alimentation, si avant leur intervention, les conditions normales ne sont pas rétablies. - 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prévoit au moins un retardateur mis en série directe ou indirecte sur au moins une des phases, intervenant pour une augmentation anormale de la charge. - 4 - Dispositif selon les revendications 1-2 et 3, prises ensemble, caractérisé par le fait que l'on a prévu entre le neutre et une phase un temporisateur qui intervient quand par suite d'anomalie, la durée de manoeuvre d'un moteur en service intermittent dépasse une valeur donnée. - 5 - Dispositif selon les revendications 1-2-3 et 4 prises ensemble, caractérisé en ce que le retardateur agit sur des contacts pour l'émission d'un signal d'alarme. - 6 - Dispositif selon les revendications 1-2-3-4 et 5 prises ensemble, caractérisé en ce que le courant sur le neutre excite un relais qui contrôle un retardateur servant à arrêter le moteur et à commander une alarme. - 7 - Dispositif selon les revendications 1-2-3-4-5 et 6 prises ensemble, caractérist en ce que le retardateur agit tout d'abord sur une alarme puis sur le moteur afin de l'arrêter. - 8 - Dispositif selon les revendications 1-2-3-4-5-6-7, prises; ensemble, caractérisé en ce que l'on prévoit un relais retardé ou non ì action différentielle, dont l'intervention destinée à produira l'arrêt d'un moteur à l'arrêt de l'autre ou des autres moteur , est conditionnée à l'arrêt de tel autre ou de tels autres moteurs. - 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'excitation du relais différentiel est confiée à des contacts appartenant à des relais retardés ou non ou à des télérupteurs appartenant à différents moteurs.