Brevet FR2163319A1 — publié le 19730727

La présente invention concerne un circuit statique de télécommande et de protection pour machine mobile d moteur électrique alimentée par câble souple. Les machines mobiles à moteur électrique alimentées en énergie par câble souple, telles que les haveuses de mine, utilisent actuellement des circuits de télécommande et de protection adaptés au câble souple et comportant plusieurs relais électromécaniquesde faible puissance. L'un d'eux est le relais de télé commanda proprement dit & la machine, relié à distance à un poste nmarche-arrSt". Les autres relais, du type à seuil, sont affectés à la protection de la machine et sont actionnés par le courant de surveillance du cible souple, véhiculé par un ou plusieurs écrans entourant les conducteurs des phases du courant d'alimentation de la machine.Lesdits relais sont normalement au repos et ne sont excités que lorsque apparat un défaut concer- nant le ou lesdits écrans du cible souple. Le fonctionnement des relais de protection entratne la mise immédiate hors tension du câble souple et le verrouillage en position de repos de la télé commande de la machine. Ces dispositifs connus présentent les inconvénients inhérents aux relais électromécaniques à seuil qu'ils mettent en Jeu : réglage délicat, sensibilité aux chocs et aux vibrations, caractéristiques sujettes au vieillissement; leur fiabilité est donc par conséquent très limitée. Dans la demande de brevet français déposée le 13 Décembre 1971 et enregistrée sous le n 71/44631, la Demanderesse a proposé un circuit statique de télécommande de machines à moteur électrique permettant de staffranehir des inconvénients et des limitations précitées, présentant une fiabilité élevée et étant insensible à la surtension et aux parasites.Dans sa forme la plus simple, ledit circuit statique comporte une alimentation directe en courant alternatif à très basse tension, un circuit diviseur de tension dans lequel sont insérés le conducteur pilote de télécommande ainsi que les contacts "marche" et "arrêt", ledit circuit diviseur permettant de faire apparattre, à l'entrée d'une bascule de Schmitt, une tension continue pouvant prendre deux valeurs et servant à polariser ladite bascule commandant un simple relais robuste actionnant l'organe moteur de la machine. Conformément à l'invention, le circuit statique de tjlicommande et de protection pour machine mobile à moteur électrique alimentée par câble souple utilise un circuit de télécommande du type déJà prqposé dans la demande de brevet précitée, sauf en ce qui concerne l'alimentation à partir de la très basse tension combine a un circuit de protection ecran spécial remarquable en ce que l'alternance- correspondant au défaut écran est prélevée à très bas niveau à la base du circuit pilote-écran de protection et amplifiée dans un amplificateur différentiel qui élimine 1 'al- ternance opposée grâce à une diode Zéner, ladite alternance eorrespondant au défaut écran venant ensuite charger un condensateur commandant une bascule à transistors complémentaires de résistance d'entrée élevée. Ledit circuit de protection se particularise encore en ce que ladite bascule de défaut écran à transistors complémentaires verrouille en position de repos la bascule du circuit de télécommande et excite un relais de signalisation défaut. La description qui va suivre en regard du dessin annexé à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure unique est un schéma électrique du circuit statique de télécommande et de protection pour machine mobile à moteur électrique alimentée par cible souple, conforme à l'in- vention. L'alimentation i très basse tension (24 V-50 Hz, dans l'exemple) est reliée aux bornes B1 et B2, la berne B2 étant reliée à la "terre" T. La borne Uterre est reliée par l'intermédiaire de la résistance R3 à un groupe de deux diodes D1 et D2 en opposition permettant le. redressement des deux alternances. Les deux tensions redressées sont filtrées et stabilisées au moyen de deux groupes de résistances-condensateurs-diode Zéner : R1-R2- C1-C2-DZ1 et R4-R5-C3-C4-DZ2, respectivement.On obtient ainsi deux tensions continues stabilisées, UEA et UEF, ayant un pôle commun et de polarités opposées , qui constituent les alimentations des deux parties du dispositif. En ce qui concerne le circuit de télécommande proprement dit, il est du type décrit dans la demande de brevet précitée, et l'ensemble "marche-arrttn télécommandé permet de faire apparattre au point G une tension redresse à une alternance qui vient charger la capacité C5 ; l'ensemble en parallèle du potentiomètre référencé Pot. et de la résistance R7 de très faible résistance devant la résistance Ral, est pratiquement sans/ /influence sur le potentiel au point G par rapport au point E.La tension UEG peut prendre deux valeurs: - une valeur P rrespondant au bouton-poussoir (contact fermé)/ "marche" actionné#,la résistance R31 du pont diviseur étant alors eourt-circuitée; - une valeur UEO normale correspondant à la résistance R31 en circuit. La diode Zéner DZ8, insérée en tête dans le pont divi- seur fonctionne comme une diode simple. La diode D12 montée en opposition du sens du courant aux bornes du contact "marche" est sans action. Ladite tension UEG commande la bascule de Schmitt constituée par les transistors T2-T4-T5-T6 dont la résistance d'entrée est de plusieurs kiloohms grâce à la résistance R8 in sérée entre le point G et la base de T2, et au transistor T4 /Zéner monté en collecteur commun. La diode/DZ5 limite la tension des émetteurs couplés du transistor T2 en tête et du transistor T6 en queue de la bascule. Le transistor T5 en montage Darlington, dont la base est commandée par le diviseur de tension R13-R14 avec le condensateur C6 shuntant la résistance R14 , est chargé à l'émetteur par la résistance R16 et la base du transistor T6. La plage de fonctionnement de la bascule est telle que la valeur maximale de la tension UEO assure le basculement T2 passant-T6 bloqué, la valeur normale de la tension UEG permettant le maintien de la bascule dans l'état précédent. Le retour de la bascule à l'état de repos (T2 bloqué T6 passant) peut s'effectuer de trois manières - annulation de la tension UEG, la décharge du condensateur C5 étant obtenue par ouverture du contact du boutonpoussoir "arrêt"; - défaut d'isolement par rapport à la terre du conducteur pilote de télécommande Lp (ou écran), une tension opposée à UEG apparaissant alors; - action du circuit de protection écran spécial décrit ci-après. Le transistor T9 alimente le relais de commande Rel. C dont 11 enroulement est inséré dans son collecteur, lorsque la bascule est à l'état instable T2 passant-T6 bloqué. On remarquera les bornes de raccordement A, B, C, D, E permettant d'utiliser le circuit de télécommande conjointement avec les modules d'appoint décrits dans la demande de brevet précitée. Par ailleurs, les composants du circuit respectent les règles suivantes - potentiomètre Pot. en parallèle sur résistance - UDZ8 = valeur de crête de la tension alternative d'alimentation + 2 V - R13.C6 - R14.C6 > 100 ms Dans le cas du mode de réalisation représenté sur le schéma, le circuit de télécommande utilise les alternances positives.Les alternances négatives apparaissant dans le cas d'un défaut d'isolement, de valeur déterminée du conducteur pilote (ou écran) par rapport à la terre, s'opposent à la télécommande "marche" (la bascule étant verrouillée à ltétat repos défini ci-dessus) ou provoquent le retour au repos Le circuit de protection, combiné au circuit de télécommande, et qui va autre maintenant décrit, permet de doubler cette action pour une valeur plus élevée de la résistance de défaut à la terre (sensibilité supérieure).Ledit circuit de protection est également sensible au courant alternatif apparaissant dans l'écran lors d'un défaut d'une phase du cabale par rapport à écran. Enfin, il comporte un relais de signalisation et un verrouillage électrique capable de garder en mémoire un défaut fugitif. /de faible amplitude Le courant de défaut apparaît sous la forme d une tension dans l'ensemble en parallèle Pot. -R7 de très faible résistance devant Ral. Les diodes D3 et D4 en parallèle et montées en pola- /à transistors rités opposées protègent l'entrée d'un amplificateur différentiel/ /ajustable T1-T3 que l'on équilibre au moyen du potentiomètre/ référencé Aj. Sur la résistance aSustable Ra2 chargeant le collecteur de T3, on recueille la seule alternance négative, l'alternance positive étant éliminée par la diode Zéner DZ; cette tension vient charger, par l'intermédiaire de la diode, le condensateur C7 polarisant l'entrée d'une bascule à transistors complémentaires T7-T8-Tlo de résistance d'entrée élevée (grtce au transistor T7 monté en collecteur commun). La résistance R15 permet la décharge de G7. Au repos (absence de défaut), T7 est bloqué, T8 et T10 sont passants.Dès qu'elle atteint une amplitude prédéterminée, réglable à l'aide du potentiomètre Pot., l'alternance négative du courant de défaut provoque le basculement de T7-T8-T10 en position instable : T7 devient passant, T8 et T10 sont bloqués. Par l'intermédiaire de la diode D10, la bascule T2-T4-T5-T6 du circuit de télécommande, revient au repos (la tension prélevée entre > et 9 , insérées dans le circuit de collecteur de T10, est appliquée sur la base de T4) et est maintenue verrouillée. Le transistor T11 alimente le relais de signalisation de défaut Rel. 8. La tension prélevée sur le collecteur de T11 par 9 et D8 permet, si besoin est, de mémoriser un défaut fugitif, la bascule T7 -T8 -T10 restant maintenue dans 1 étant instable. On peut retarder le basculement de T7-T8-T10 en augmen- tant la valeur du condensateur C7. /actionné par le La diode D12 montée en parallèle avec le contact/bouton- poussoir arehen et la diode Zéner DZ8 placée en tSte du circuit de télécommande ont pour but de réduire l'amplitude de la compo- sante continue apparaissant dans le circuit de commande dans le cas du défaut phase-conducteur pilote (ou écran). Le fusible et les diodes DZ3 et D5 montées en série protègent le transistor T2 dans ce même cas. I1 est à noter que le circuit qui vient d'être décrit comporte à la fois des transistors NPN et PNP et qu'il est possible de réaliser un circuit de propriétés identiques en inversant la polarité des diodes et en montant des transistors de type complémentaire à ceux employés. Le dispositif se présente sous la forme d'une platine d'encombrement réduit ou d'une carte à circuits imprimés supportant les composants électroniques.Certains composants peuvent aussi être remplaces par des circuits intégrés équivalents. REVEWDICATIONS 1,- Circuit statique de télécommande et de protection pour machine mobile à moteur électrique alimentée par cible souple, comprenant une alimentation directe en courant alternatif à très basse tension, un premier circuit de télécommande constitué par un circuit pilote-écran de protection, diviseur de tension dans lequel sont insérés les contacts "arche" et narrtt", normalement parcouru par une seule alternance et faisant apparattre une tension continue aux bornes d'un condensateur pour polariser l'entrée d'une bascule commandant un relais de sortie pour alimenter l'organe moteur de la machine, caractérisé en ce que, en cas de défaut d'isolement, le courant alternatif parcourant ledit circuit pilote-écran de protection, agit pour une valeur prédéterminée de la résistance de défaut, sur un circuit de protection constitué par une bascule appropriée verrouillant en position de repos ledit circuit de télécommande et délivrant une signalisation de défaut. 2.- Circuit selon la revendication ls caractérisé en ce que l1alimentation alternative à très basse tension a une borne reliée à la terrez et permet d'obtenir deux tensions continues stabilisées ayant un pôle commun et de polarités opposées. 3.- Circuit selon les revendications I et 2, caractérisé en ceque l'alternance correspondant au défaut écran est prélevée à très bas niveau àla base du circuit pilote-écran de protection dudit circuit de télécommande et amplifiée dans un amplificateur différentiel éliminant l'alternance opposée gracie à une diode Zéner. 4.- Circuit selon les revendications 1, 2 et 3, caracté- risé en ce'que l'alternance correspondant au défaut écran, charge, après amplification, un condensateur commandant une bascule à transistors complémentaires à résistance d'entrée élevée. 5.- Circuit selon les revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que ladite bascule défaut écran verrouille en position de repos la bascule dudit circuit de télécommande et excite un relais de signalisation défaut.