Brevet FR2331903A1 — publié le 19770610

La présente invention concerne un appareillage pour la surveillance d'un rotor de machine électrique pendant une ou plusieurs opérations successives de démarrage et/ou de freinage et pendant un maintien prolongé de la machine à l'état freiné bloqué. Certains régimes de fonctionnement d'une machine eSectri- que, que celle-ci soit une machine synchrone ou une machine asynchrone, s'accompagne d'une élévation de la température dans le corps du rotor. Cette élévation de la température est provoquée par les courants de Foucault induits dans le rotor et elle se produit pendant chaque opération de démarrage ou de freinage de la machine. En cas de plusieurs opérations successives de démarrage et/ou de freinage ou en cas de maintien trop prolongé de la machine à l'état freiné bloqué (décollage empeché), la machine peut etre soumise à une surcharge thermique et il peut en résulter des avaries coûteuses. On empeche de telles avaries à l'aide d'un appareillage qui surveille la montée de la température et qui, lorsqu'une "tempé- rature limite admissible" est atteinte, signale celle-ci et/ou dé clenche- une intervention empechant l'échauffement ultérieur. Avec des dispositifs de surveillance de ce genre, déjà utilisés depuis de longues années, pendant les opérations de démarrage on mesure l'élévation de la température rotorique au moyen d'un relais thermique et pendant les processus de freinage on la mesure au moyen d'un relaistréquencemétrique. Les processus de démarrage sont surveillés pendant un temps de démarrage dont la durée est fixée une fois pour toutes, sans tenir compte de l'évolution réelle de la vitesse, ni par conséquence de l'échauffement effectif du rotor. flans le cas de plusieurs démarrages successifs, pour chacun de ces processus de démarrage on considère le rotor comme étant froid a l'état initial, sans tenir compte des quantités de chaleur déjà emmagasinées, de sorte qu'un échauffement excessif éventuellement possible peut passer inaperçu.De plus, deux appareillages indépendants l'un de l'autre sont nécessaires, ce qui augmente la probabilité d'occurence de perturbations du fonctionnement et réduit en conséquence la fiabilité et la sécurité de fonctionnement du dispositif, L' objet de la présente invention est d'éviter les inconvénients des dispositifs connus, et de réaliser un dispositif du type cité dans le préambule, qui permette de surveiller toutes les contributions à l'échauffement du rotor et, par conséquent, l'état thermique effectif de celui-ci, et d'agir en fonction de cet état thermique pour déclencher l'intervention, quelle qu'elle soit, qui empeche l'échauffement ultérieur. L'appareillage selon la présente invention, qui permet d'atteindre ce résultat, est caractérisé par un dispositif qui élabore une tension synchrone avec le glissement de ia machine, par un dispositif émetteur dtimpulsions qui élabore une suite d'impulsions à une fréquence réglée en fonction des conditions de refroidissement et par un dispositif de comptage qui, sur son entrée de comptage positif reçoit la tension synchrone avec le glissement et additionne les demi-ondes de celle-ci, tandis que sur son entrée de décomptage il reçoit la suite d'impulsions en soustrayant le nombre de ces impulsions reçues du comptage effectué ci-dessus. Toutes les contributions à l'échauffement du rotor sont appréhendées avec un appareillage unique, indépendamment du fait qu'elles proviennent d'opérations de démarrage, de freinage, ou blocage de la machine au décollage. On surveille la somme de tous les échauffements partiels, donc l'état thermique effectif du rotor et en fonction de celui-ci on déclenche une opération de déclenchement éventuellement nécessaire.Le déclenchement de l'intervention qui empeche l'échauffement ultérieur ne survient quten cas de dépassement de la température rotorique admissible, de sorte que l'on évite un déclenchement prématuré ou trop tardif. 6râce à l'utilisation d'un appareillage unique pour l'appréhension de tous les apports de chaleur, on réduit aussi la probabilité d'incidents de fonctionnement et on augmente en conséquence la fiabilité et la sécurité de fonctionnement de l'appareillage. A l'aide du dessin, on explique ci-dessous des exemples de réalisation de l'invention. Les figures montrent respectivement La figure t - un schéma-bloc représentant l'appareillage de surveillance. La figure 2 - une variante de l'appareillage selon la figure 1. Dans ces figures, les éléments identiques ont été affectés du même numéro repère. La machine électrique t, qui peut être une machine synchrone ou une machine asynchrone, est reliée à un dispositif 2 qui, à sa sortie, élabore une tension synchrone avec le glissement de la machine 1 et que nous appelons dans la suite du texte la tension synchrone avec le glissement. Le dispositif de comptage 3, faisant suite au dispositif 2, reçoit.la tension synchrone avec le glissement su-r son entrée de -comptage additif et compte en les additionnant les demi-ondes de cette tension. Le nombre des oscillations ainsi comptées dans le sens positif et qui sont accumulées dans le dispositif de comptage à un moment déterminé constitue une mesure de l'échauffement de la machine 1 qui s'est produit jusqu'à l'instant considéré.Une oscillation de la tension synchrone avec le glissement engendre dans le rotor des quantités de chaleur dont la valeur est différente selon la fréquence à laquelle se produit cette oscillation. Pour cette raison, le calcul du niveau du compteur qui provoque la signalisation et/ou le déclenchement, est basé sur une fréquence moyenne. Le dispositif de comptage 3 est également relié à un dispositif générateur d'impulsions 4, qui peut élaborer une suite d'impulsions dont la fréquence peut être réglée à volonté. Pour l'applica tion considérée, on règle la fréquence de la suite d'impulsions en fonction des conditions de refroidissement correspondant au ras considéré. Lorsque les conditions de renidissement sont bonnes, c'est-àdire que de grandes quantités de chaleur peuvent être évacuées par le refroidissement, on règle la fréquence de la suite d'impulsions à une valeur élevée choisie en conséquence, tandis qu'avec un refroi- dissement déficient, on choisit pour ladite fréquence une valeur basse. Sur son entrée de décomptage, c'est-à-dire de comptage soustractif, le dispositif de comptage 3 reçoit les impulsions élaborées par le dispositif générateur d'impulsions 4 et soustrait les impulsions ainsi comptées de son contenu. Le nombre de ces impulsions ainsi décomptées, qui sont accumulées dans le dispositif de comptage à un moment déterminé, constitue une mesure du refroidissement subi par la machine jusqu'à l'instant considéré. La différence élaborée par le dispositif de comptage 3 et qui apparat à la sortie de celui -ci, différence entre les oscillations comptées dans le sens positif et les impulsions comptées dans le sens négatif, constitue une mesure de la différence entre la quantité de chaleur engendrée et la quantité de chaleur évacuée, une mesure par conséquent de l'état thermi que du rotor à l'instant considéré. Le dispositif 5, 5' qui fait suite au dispositif de comptage 3, reçoit ladite différence, c'est-à-dire le contenu du compteur à chaque instant considéré. Le dispositif 5, 5' peut être un dispositif de signalisation 5 et servir à la signalisation d'un contenu de compteur dépassant une valeur (limite) et par conséquent un chauffement (limite admissible, ou bien peut être un dispositif de déclenchement 5' qui, lorsque le contenu du compteur atteint une valeur maximale admissible déclenche une intervention qui empêche tout échauffement ultérieur, par exemple un arret de la-machine ou la mise en service d'un refroidissement supplémentaire. La résorption des impulsions emmagasinées pendant le démarrage s'effectue au cours du début de la période de fonctionnement consécutive à l'obtention de la vitesse de rotation nominale. Lorsque l'on démarre et que l'on arrete la machiné plusieurs fois de suite, il peut arriver que le temps de refroidissement ne soit plus suffisant, que la valeur de l'échauffement maximal admissible soit dépassée et qu'il se produise une signalisation ou un déclenchement. La même chose peut se produire si la machine reste pendant un certain temps à l'état freiné bloqué, et que son décollage soit empêché. Le dispositif 2 servant à l'élaboration de la tension synchrone avec le glissement peut être un dispositif quelconque convenable pour le résultat désiré. Dans la figure 2 qui montre une variante du dispositif de surveillance décrit ci-dessus, le dispositif 2 comporte un relais statique à champ tournant 6, avec un stator et un rotor, dont l'enroulement statorique polyphasé est raccordé aux bornes de la machine 1 et alimenté par la tension aux bornes de celle-ci. Entre le relais à champ tournant 6 et la machine 1 on a prévu un dispositif 7 pour l'élaboration d'une fréquence de palpage cyclique MU , pour le palpage des enroulements moteurs du relais à champ tournant 1, nécessaire pour l'élaboration de la tension synchrone avec le glissement.Le dispositif 7, qui peut également prendre différentes formes, comporte dans la figure 2 un capteur 8 de la vitesse de rotation, qui peut être par exemple uremagnéto montée sur l'arbre, dont le rotor est couplé mécaniquement au rotor de la machine 1 et dont les bornes de sortie sont reliées aux bornes d'entrée du commutateur électronique 9. La fréquence de rotation W du commutateur électronique de palpage 9 est prise directement sur la fréquence de rotation de la machine 1 au moyen d'un groupe de commande et du capteur de vitesse 8, Pour cela on multiplie la fréquence du capteur de vitesse et l'on utilise sous la forme d'une suite d'impulsions pour commander la progression du commutateur électronique 9 (commutateur analogique).Le commutateur électronique 9 palpe les enroulements moteurs du relais à champ tournant 6 avec la fréquence de rotation , la tension synchrone avec le glissement étant alors engendrée dans le conducteur de palpage 10 et appliquée au dispositif de comptage 3. REVENDICATIONS t. - Appareillage pour la surveillance de l'échauffaient d'un rotor de machine électrique pendant une ou plusieurs opérations successives de démarrage et/ou de freinage ou pendant un maintien trop prolongé de la machine à l'étant freiné bloqué, caractérisé par un dispositif (2) qui élabore une tension synchrone avec le glissement de la machine (1), un dispositif générateur d'impulsions (4) qui élabore une suite dtimpulsions avec une fréquence réglée en fonction des conditions de refroidissement et par un dispositif de comptage (3) qui reçoit sur son entrée de comptage positif la tension synchrone avec le glissement et compte les demi-ondes de cette tension dans le sens positif tandis que sur son entrée de comptage négatif ou de décomptage ilreçoit la suite d'impulsions en comptant ces impulsions dans le sens négatif ou soustractif. 2. - Dispositif selon I-a revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (2) élaborant la tension synchrone avec le glissement comporte un relais statique à champ tournant, avec un stator et un rotor, dont l'enroulement statorique polyphasé est raccordé aux bornes de la machine électrique (I) et est alimenté par la tension aux bornes de celle-ci. 3. - Dispositif elon l'ensemble des revendications 1 et entre ~ 2, caractérisé en ce qu'/le relais à champ tournant (6) et la machine (1) est inséré un dispositif (7) pour l'élaboration de la fréquence de rotation de palpage cyclique W, pour le pal page des enroulements moteurs du relais à champ tournant (6). 4. - Dispositif selon la revendication 3; caractérisé en ce que le dispositif (7) pour l'élaboration de la fréquence de rotation du palpage cyclique comporte un capteur de la vitesse de rotation (8), dont le rotor est accouplé mécaniquement au rotor de la machine (1), et dont les sorties sont reliées aux entrées d'un commutateur électronique (9) qui palpe cycliquement les enroulements moteurs du relais à champ tournant (6) à la fréquence de rotation' 5. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qurau dispositif de comptage (3) est raccordé un dispositif de signalisation (5), qui signale le fait que l'on a atteint un certain échauffement prédéterminé de la machine tel). 6. - 3dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au dispositif de comptage (3) est raccordé un dispositif de déclenchement (5') qui; lorsque le contenu du compteur atteint la valeur correspondant à un certain échauffement prédéterminé de la machine 1, déclenche une intervention qu empeche tout schauffement ultérieur,de cette machine. 7. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence des impulsions élaborées par le dispositif générateur d'impulsions (4) est toujours supérieuxeà la fréquence de glissement nominale de la machine (t), de sorte qu'en fonctionnement normal de la machine, l'indication fournie par le dispositif de comptage (3) reste à zéro.