Brevet FR2117946A1 — publié le 19720728

kk0k9 -i_ 21179W L'invention se rapporte à un disjoncteur de protection de moteurs électriques contre les surcharges thermiques, ce dispositif comprenant une résistance de chauffage placée dans 3.e circuit principal et en contact thermique avec un capteur de température à 5 résistance fonction de cette dernière et destinée .à délivrer un signal, en tension à un dispositif de commande de coupure. Les disjoncteurs de protection d'appareillages comprenant une résistance fonction de la température et en contact thermique avec une résistance montée dans lé circuit principal de l'appareillage 10 sont connus (demande de brevet allemand mise à l'inspection publique sous le N° 1 563 572). La variation de la valeur de la résistance fonction de la température de ces disjoncteurs est utilisée pour la commande d'une lampe à décharge agissant sur une photo-résistance qui commande, de son côté, une bobine-relais. Les dispositifs nultipolai-15 res de protection à résistances fonction de la température et montées en parallèle sont également connus. Les relais de protection de moteurs à commande électronique provoquant une coupure avec retard en cas de surintensités, le retard étant fonction du niveau de la surintensité, sont également con-20 nus (Technische Mitteilungen AEG/Telefunken 59 (1969), fascicule 6, pages 388 à 392). la quantité de matière et le volume des moteurs électriques doivent, en général,être très réduits. Les moteurs ont donc fréquemment à subir de fortes charges et à fonctionner à température éle-25 vée. Lorsqu'un moteur ayant chauffé en service subit une surcharge, la coupure doit avoir lieu avec un retard relativement faible. Toutefois, lorsqu'un moteur froid ast mis en marche, i3. peut admettre une surcharge plus longue et mène avantageuse pour le travail nécessaire à fournir. Dans ce cas, le retard au déclenchement 30 du dispositif de protection doit être plus long» Les disjoncteurs de protection à bilames ont permis^ dans une certaine mesure, la différenciation du retard au déclenchement selon l'état initial du moteur. Les bilsmes des disjoncteurs de protection des grands moteurs doivent cependant «tre très grandes et 35 coûteuses. Les dispositifs de protection à commande électronique ont l'inconvénient que les temps de retard sont uniquement fonction de la charge et ne tiennent pas compte de la température réelle du moteur- * L'invention a pour objet un disjoncteur de protection de-moteurs électriques contre les surcharges tharr-iirues, dont la réponse Zjo est bien conforme à la plage admis-sirls da sur;2u.rge des moteurs. 71 44049 -2- 2117946 Selon une particularité essentielle du disjoncteur du type mentionné selon l'invention, la variation thermique de la résistance de chauffage montée dans le circuit principal suit celle du moteur électrique. Son volume et son isolation thermique sont réalisés de manière que les constantes de temps qui en résultent soient supérieures à quelques minutes. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, un déclencheur auxiliaire non retardé en cas de surcharge est disposé dans le circuit principal. H provoque une coupure immédiate en cas de court-circuit. Selon une caractéristique essentielle de la commande de coupure selon l'invention, une tension de polarisation de base appliquée à l'entrée d'un amplificateur de cette commande et réglable au moyen d'un potentiomètre est commandée par une autre résistance fonction de la température pour compenser la température ambiante du lieu auquel se trouve le disjoncteur, par exemple d'une armoire de distribution. Ce dispositif de protection est applicable aux moteurs unipolaires, mais convient particulièrement bien aux moteurs multipolaires ; dans cette dernière application et conformément à l'invention, une résistance de chauffage en contact thermique avec un capteur de température à résistance dont la valeur varie fortement en fonction de la température estmontée dans chaque circuit principal et chacun de ces capteurs est connecté à line résistance réglable pour elle-même, de manière à former un diviseur de tension, une porte OU injectant les signaux en tension dans la commande de coupure. Les résistances réglables du diviseur de tension permettent d'équilibrer la dispersion des différents composants. Les dispositifs de mesure formés des résistances peuvent donc être équilibrés individuellement à chaque pôle, la porte OU a pour effet que le signal qui agit à l'entrée de la commande de coupure est celui dont la tension est la plus élevée, de sorte qu'un signal à tension inférieure, présent dans une branche sous faible charge, n'a aucune influence lorsqu'il est injecté en parallèle. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, la porte OU est formée de diodes multiples. Ce montage a l'avantage que le seuil de réponse des diviseurs de tension des branches est un multiple de la tension de saturation d'une diode simple, la montée de la tension du signal dans la plage de réponse étant ainsi accélérée. Selon un mode de réalisation avantageux du dispositif de protection, le courant nominal du moteur est réglé sur un potentio 71 kkQ 1*9 -3- 2117946 mètre qui modifie la tension de polarisation de base de l'amplificateur de la commande de coupure. L'axe du potentiomètre peut comporter une aiguille se déplaçant sur une graduation étalonnée en intensités du courant nominal. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, un redresseur monté à l'entrée de la commande de coupure forme dans les conducteurs principaux un point neutre auxiliaire artificiel, qui émet tin signal auxiliaire en cas d'absence de tension dans un ou deux conducteurs principaux. Cette disposition forme une protection en cas de défaillance, d'une phase. Le dispositif de protection selon l'invention peut avantageusement Itre réalisé sous forme d'appareil porté par des contacteurs et /ou interrupteurs de moteur. Le dispositif de protection est alors connecté et relié mécaniquement à des bornes de connexion du contacteur et/ou de l'Interrupteur à l'aide de cosses en saillie sur le dispositif et ajustées aux bornes de l'appareil. Le dispositif de protection comporte, par ailleurs, des bornes de connexion des conducteurs d'arrivée. Le dispositif de protection selon l'invention peut avantageusement comporter un boîtier en deux parties dans l'une desquelles les éléments du circuit principal et les connexions principales dont disposées, tandis que les éléments de la commande de coupure et ses organes de connexion,un bloc d'alimentation et les bornes de connexion du contact de commande sont disposés dans l'autre partie du boîtier. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels : la figure 1 est un schéma du disjoncteur de l'invention ; la figure 2 est un schéma de la commande de coupure et de sa connexion aux organes émetteurs de signaux ; la figure 3 représente en perspective la résistance de chauffage montée dans le circuit principal et associée à la résistance qui est fonction de la température et avec laquelle elle est en contact thermique ; la figure 4 représente la disposition du capteur de température à résistance dans le conducteur de la résistance de chauffage;et la figure 5 représente en perspective la disposition mécanique de l'appareil. Deux groupes de bornes 1 et 2 entre lesquelles des résistances 3 de chauffage sont montées, sont destinés à être connectés à des conducteurs principaux sous tension. Par ailleurs, des déclen- 71 kkQk9 2117946 cheurs k non retardés, dont les armatures commandent en commun un interrupteur 5, sont montés dans les conducteurs principaux. Des capteurs 6 de température à résistance fortement sensibles à cette dernière sont en contact thermique avec les résis-5 tances 3 de chauffage. Un bloc secteur 7 alimenté par les conducteurs principaux et par une borne 8 d'un conducteur neutre alimente la commande de coupure en courant. Chacun des capteurs 6 de température à résistance forme un diviseur de tension avec une résistance réglable 9 destinée à l'éli-10 mination des tolérances des résistances 3 et 6 ainsi que du contact thermique, des diodes multiples 10 connectant les points milieu de ces diviseurs de tension pour les brancher à l'entrée d'un amplificateur 12. Les capteurs 6 de température délivrent par ce circuit le signal en tension destiné à la commande de coupure. 15 L*entrée de l'amplificateur 12 reçoit par ailleurs une tension de polarisation stabilisée par une diode 13 de Zener et réglée au moyen d'un potentiomètre 14 sur lequel une autre résistance 15 fonction de la température est montée en série pour la compensation de la température ambiante. 20 la figure 2 montre la connexion des composants qui produi sent le signal en tension, ainsi que des composants qui produisent la tension de polarisation,à un transistor 16 qui forme l'amplificateur 12 avec un relais 17.Un potentiomètre 11 permet de faire varier le seuil de réponse de la commande de coupure, afin qu'il soit possible de ré-25 gler ainsi le courant nominal du dispositif de protection du moteur. Un bouton 18 représenté sur la figure 5 permet de régler le potentiomètre 11 de l'extérieur. Le boîtier supporte une graduation 19 permettant d'effectuer le réglage exactement. Une protection auxiliaire en cas de défaillance d'une 30 phase se compose de trois résistances 20 connectées aux conducteurs principaux et réunies en un point neutre artificiel qu'une diode 21 et une résistance branchent également à l'entrée de l'amplificateur 12. Le bloc 7 d'alimentation reliant le pôle négatif de l'amplificateur 12 à la borne 8 du conducteur neutre, une tension alternative 35 qui attaque cet amplificateur par la diode 21 et une résistance apparaît au point neutre artificiel en cas de défaillance de la tension dans un ou deux des conducteurs principaux. Les déclencheurs non retardés k ferment l'interrupteur 5 en cas de courant de court-circuit, l'entrée de l'amplificateur UO 12 étant également attaquée dans ce cas. 71 44049 -5- 2117946 Le dispositif de protection fonctionne de la manière suivante : une surtension échauffe une ou plusieurs des résistances 3 de chauffage. La résistance dos capteurs 6 de température, qui sont en contact thermique avec les résistances de chauffages est faible5 5 de sorte que les points milieu des diviseurs de tension reçoivent une tension positive élevée. Cette tension parvient par les diodes 10 en cascade à l'entrée de l'amplificateur 12 et rend le transistor 16 einducteur. Le courant passant par le collecteur au transistor 16 actionne le contact 22 de commande du relais 17, soit directement, soit par 10 l'intermédiaire d'un autre élément amplificateur. Le contact 22 de ac;;:- mande arrête l'alimentation du moteur à protéger, par exemple par- soc»-pure du conducteur de commande du contacteur en série. la figure 3 représente la résistance 3 de chauffage en contact thermique avec le capteur 6 de température à résistance. la résistance j est formés 15 d'une tige 23 de matière résistante, dont la seci-ion comporte un rétré cissement 2b dans la zone du ' capteur de température, de manière que la source de l'échauffement soit rapprochée de ce capteur. Les extrémités de la tige de matière résistante supportent des éléments 25 de connexion qui peuvent aussi être des cornières et/ou des bandes de 20 connexion à des conducteurs. Le capteur de température est inséré dans une cavité de la tige de matière résistante et enrobé d'une matière résistant à la température, de la manière représentée sur la figure 4. La figure 5 représente le dispositif de protection formant un appareil de faible encombrement sous boîtier en deux parties. 25 La partie 26 du boîtier comporte les deux groupes de bornes 1 et 2. L'un des groupes de ces bornes peut être connecté directement à la borne de connexion d'un interrupteur de moteur ou d'un contacteur et l'autre groupe forme lui-même des bornes de connexion à des conducteurs du réseau ou à des conducteurs connectés au moteur électrique à proté-30 ger. La partie 26 du boîtier comporte par ailleurs une borne 8 à un conducteur neutre, ainsi que le bouton 18 du potentiomètre 11 et la graduation 19 destinée à ce dernier. Cette partie 26 du boîtier renferme les autres composants du circuit principal, donc les résistances 3 de chauffage, les déclencheurs k avec l'interrupteur 5s ainsi que les 35 capteurs 6 de température n résistance et les résistances 9. L'autre partie 27* du boîtier rsni'e^ie les composants de la commande de coupure, du bloc 7 d'alimentation» de l'amplificateur 12 et des bornes 28 de connexion au contact 22 de coamande. H va de soi que de nombreuses modifications peuvent ZjO être apportées au dispositif décrit- et 3sas sortir du cafe-î de l'invention. 71 44049 -6- 2117946 REVENDICATIONS 1. Disjoncteur de protection d'un moteur électrique contre les surcharges thermiques, ledit disjoncteur comprenant une résistance de chauffage montée dans le circuit principal et en contact thermique avec un capteur de température à résistance variant fortement avec la température et connecté à une commande de coupure à laquelle il fournit tm signal en tension, caractérisé en ce que la variation thermique de la résistance de chauffage suit celle du moteur électrique. 2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un déclencheur auxiliaire non retardé en cas de surtension est monté dans le circuit principal. 3. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'entrée d'un amplificateur de la commande de coupure reçoit une tension de polarisation réglable sur un potentiomètre et commandée par une autre résistance fonction de la température de manière à compenser la température ambiante à l'emplacement du disjoncteur. k. Disjoncteur pour moteurs électriques multipolaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 3» caractérisé en ce qu'une résistance de chauffage et un capteur de température à résistance, en contact thermique avec elle , sont montés dans chaque circuit principal, chaque capteur de température est connecté à une résistance réglable de manière à former un diviseur de tension et la commande de coupure reçoit les signaux en tension par l'intermédiaire d'une porte OU. 5. Disjoncteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la porte OU est formée de diodes multiples ou en cascade. 6. Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications i à 5) caractérisé en ce que l'intensité du courant de coupure est réglable sur un potentiomètre monté en série avec les diviseurs de tension. 7. Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'un point neutre artificiel formé d'autres résistances et situé entre les conducteurs principaux est connecté a l'entrée de la commande de coupure par l'intermédiaire d'un redresseur. 8. Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7j caractérisé en ce qu'il est constitué en appareil porté par un contacteur et/ou un interrupteur de moteur. 9. Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications 71 44049 7 2117946 1 à 8, caractérisé par un boîtier en deux parties sur ou dans l'une desquelles sont disposé les bornes de connexion, les éléments électriques des conducteurs principaux, le potentiomètre de réglage du courant nominal et une graduation, tandis que l'autre partie du boîtier renferme les composants de la commande de coupure, d'un bloc d'alimentation et les bornes de connexion d'un contact ou interrupteur de commande.