Brevet FR2324138A1 — publié le 19770408

- Secteur technique : Cet appareil se situe dane le sacteur technique et concerne las armoires électriquea permettant de protéger et télécommander des moteurs électriques, réaistances chauffantes ou tous autres appareils connommant de l'énergie à l'exclusion de ceux non prévus à cet effet. - L'état de la technigne dans le secteur considéré : Dans les dispositifs connus de ce genre, il existe des armoires électrioues éouipées d'une manière traditionnelle ou en préfabriqué avec tous les constituants montés sur des profils du commerce, ou en tôle de fond perforée ; les liaisons sont réalisées en cables normalisés. De tels ensembles sont encombrants et ne permettent pas d'être modifiés sans miss " hors tansion " de l'ensemble. En cas de panne la réparstion est longue et souvent difficile à detecter et nécessite également une mise " hors tension - Dans le secteur économique La disposition perpendiculaire des éléments actifa par rapport au dircuit imprimé de fond apporte : 1 ) un gain de place 20) une réduction des enveloppes extérieures et une augmentation d'environ 60 de la puissance répartie à volume égal, apportant ainsi tant sur le plan réalisation que de la comercialisation une économie très nette. - Les résultats une l'invention vise à obtenir es dispositifs suivant l'invention permettent d'éviter ces inoonvénients. En effet tous les appareils de sécurité, de protection et d'automatisme sont montés sur des ciroutis imprimés embrochables, dont le support est le verre époxy autoextinguible d'une grande rigidité diélectrique et m6canique, ainsi que le transport de al puissance par les rubans des unités de commande. Par sa conception, l cellule mètre reçoit dans ses racks, dans un plan perpendiculaire par rapport à sa face avant, des unités de commande. Le choix êu circuit imprimé dans la réalisation des unités de commande ainsi que du fond de la cellule mère a été fixé pour le raisons suivantes : 1 ) Toute la charge d'un conducteur se porte sur sa face extérieure En effet, le champ est n6cessairement nul en un point quelconque du volume R faute de quoi les charges mobiles en tous points se déplacent et il n' a pas d'équilibre en vertu du théorème de GAUSS ". En courant alternatif les porteurs de charges sont soumis à des champs électro-magnétiques variables qu'ils produisent eux-mêmes -ou engendréa par des conducteurs rapprochés. Ces champs induisent des courants de " POUCAULT " dans la masse du conducteur, qui par réaction, tendent à repousser les lignes de déplacement vers l'extérieur ( effet EDVIN ) d'où augmenta tion de la résistance et de l'échauffement. 20) Le développement d'un conducteur cylindrique donné, permet par son étalement, une plus grande surface, apportant une meilleure dissipation calorifique ainsi qu'une plus grande densité de cou rant admissible à température égale. 30) Un ruban de cuivre ayant pour support une plaque de stratifié ( verre EPOXY type FR4 ) répondant aux normes ricaines NE FR4 MIL-P-18177 type GEE - et aux nermes Françaises C 26151 classe VEE I autoextinguible, température maximale d'utilisation 1300C. Exemple : Pour une unité de commande de puissance maximale -1 moteur de 5,5 ev. en 380 volts = 4 KW. I = 4000/1,732 x 380 x # = 8,1 A. = = 0,75 soit pour une unité de commande du type 2T ( double ) 8, x 2 = 16,2 A. largeur L d'une ruban amont d'une unité = 18 mm 2 Densité en Ampères par mm EISLER donne une densité admissible pour une température de + 300C, suivant sa formule L = largeur du ruban en mm. Effet JOULE P = R 1 Pour un ruban épaisseur 35 microns, la résistance en OHMS est gale a ( suivant EISLER ) Longueur moyenne d'un ruban porteur amont 0,10 mètres soit une résistance totale : 0,0277 x 0,10 = 277.10- P = 277.10- x 16,22 P = 0,72 W. Avec une densité maximele adminsible de 2 à par mm ( norme NF C 1500- ) nous obtenons : 18 x 2 = 36 A. soit plus de 100% de merge de sécurité et un échauffement admissible de P= RT égal à 277.10- x 36 = 3,58 W. De largeur des rubans de sortie puissance avec une intensité en charge de 8,10 A. est de 7 mm soit une intensité A/mm 8.1/7 = 1,15 A. effet JOUDE : pour un ruban longueur 0,01 m. 0,5/L x 0,010 = 0,5/7 x 0.010 = 0, 00071 # P = R I2 P = 0,00071 x 8,10 P = 0,00071 -x 65,6 P = 0,046 W. 40) L'intensité absorbée par une bobine de contacteur ( type LOI D09 Télémécanique ) à l'appel = 80 VA Tension de commande 220 V ; temps à la fermeture 20 ms. = 80 VA/220 V = 0,363 A. au maintien 8 VA soit 8 ~ 220 Largeur du ruban de télécommande 1,6 mm Sur les unités doubles. possibilité que 2 bobines se mettent sous tension an même instant, soit : I = 0,726 A. Densité A/mm = 0,726/1,6 = 0,453 A. Effet JOULE : pour un ruban longueur 0,15 m. ,5/L x 0,15 = 0,5/1,6 x 0,15 = 0,0465 # P = P = 0,0465 x 0,726 P = 0,0455 x 0,527 P = 0,024 W. Pour le circuit imprimé de fond o) les rubans du circuit imprimé sont réservés uniquement aux as servissements de télécommande d'une largeur moyenne I = 5 mm. Densité en Ampbres pour un ruban égal I = 0,726 A. Intensité absorbée par une unité double et des connecteurs "fe melles" des unités de commande-: 0,726/5 = 0,0155 A/mm 2 ) transport de la puissance : La puissance est distribuée depuis le sectionneur général jusqu'aux connecteurs par un réseau de barres en cuivre isolées. - Puissance maximale mise en jeu : 8 Unités double de 5,5 CV = 88 CV = 65 KW - Intensité adjmissible I = 65000/1,732 x 380 x 0,8 = 12 - Densité admissible (NF C. 1500 ) 2 A/mm - Barres utilisées : type KLOCKNER @OELLER, feuilletées et éta mées. 7 feuilles de lorgeur 13 mm, épaisseur 0,5 mm. 3 x 13 x 2 = 7 mm de développement soit 78 x 2 = 196 Ampères à 30 C. La distribution divisionnaire de la puissance est assurée depuis les connecteurs jusqu'au bornier général par des cables de l? série U 500 SV saction 2,5 mm. Intensité admissible (NF C 1500) 31 A è 30 C. Echauffement de l'intérieur de l'armoire modulaire : es essais ont été effectués dans les conditions suivantes latériel essayé : Armoire type 8060 avec unités doubles - A du type 558 alimentant 8 groupes électro-pompes de 7 CU. 4 du type 1625 alimentant 8 groupes électro-pompes de i CV. A) température ambiante de l'atelier + 18 C température à l'intérieur de l'armoire + 240C apres 8 heures de fonctionnement. B) température ambiante forcée + 400C. température à l'intérieur de l'armoire + 49 C après 8 heures de fonctionnement. DESCRIPTION : L'ensemble Armoire Modulaire, se compose : 10) d'une armoire métallique étanche 20) d'un chassis avec circuit imprimé primaire 30) d'un bloc d'alimentation générale 40) d'un bornier de raccordement 5 ) d'une certaine quartité d'unités de commande AREOIRE METALLIQUE ETANCHE (1) auivant FIG Contruite en tle de 20/10 électro-zinguée, porte em- boutie à bords rabattus avec joint néoprène et regard en altulas monté sur oint caoutchouc avec pattes de serrage. Cette porte est fixée par charpières rféglables. invisi bles, à serrate compensé ; fermeture par bouton verrou à serrure de sureté incorporée. Peinture extérieure : une couche anti-rouille primaire, nlus une couche de peinture glycérophtalique martelée gris. La fix--tion se fait par 4 pattes (2) métallioues boulon nées. Sur la partie inférieure, un boiter de raccordement (3) en tble de 15/10 fixée par vis parker et muni d'un certain nom bre de presse-étoupe (4) en laiton normalisés et permettant un ser rare et une étanchéité des cables de raccordement. Sur la face avant de la botte de raccordement est col lée une notice de repérage pour le branchement des tables sur 1, bornier (5) et des asservissements possibles. CHASSIS AVEC CIRCUIT IMPRIME PRIMAIRE : suivant FIG 1 Le cassis (60 est constitué d'un cadre métallique terre ré, avec entretoises, sur lesquelles sont montés des guides cartes. (7) n fond un circuit imprimé (8) en verre épory autoextin guibre, épaisseur 1,6 mm, rubans en cuivre étamé de 35 microns d'épaisseur. Sur la face avant de ce circuit imprimé sont montés : - les connecteurs femelles (9) destinés à recevoir les unités de commarde. (io) - le bloc d'alimentation installé sur une tile raidisseuse (II) et comprenant : - Le sectionneur à commande extérieure (12) équipé d'une préccupure et de fusibles de protection. - Le transformateur T.B.T. (13) destiné à l'alimentation des voyants lumineux et du relais d'alarme. - TTne carte embrochable (14) avec le pont de diodes permet tant de redresser le 24 volts alternatif en 24 volts continu, le relais destiné au report d'alarme. Sur la face arrière du circuit imprimé sont soudés : - la filerie de raccordement av bornier - l'alimentation générale du sectionneur depuis le bornier (15) - le circuit puissance des unités de commande. A la ortie aupérieure du chassis, une tôle de protection d bloc d'alimentation (16) en aîuninium anodisé et portant - le sigle PREFAFUNE - le voyant lumiteux " sous tension " (i7) - le fusible de protection du transformateur T.B.T. (18) - le schéma de repréage des unités de commande. BSRTIER DE RACCORDEMENT (sortie) suivant FIG te bornier de raccordement (5) est constitué d'un rail en profilé DIK, sur lequel sont montés des bornes " LABINAL " UNITES DE COMMANDE Différentes unités de commande sont prévues 1 ) commande et protection d'un appareil triphasé 20) commarde et protection de deux appareils en triphasé 30) commande et protection d'un appareil en monophasé UNITE DE COMTIANDE D'UN APPAREIL EN TRIPHASE. suivant FIG 2 Composée d'un circuit imprimé (I) e- verre époxy autoex- tinguible, s'r lequel sont montés - 3 fusibles (2) H.P.C. de prctection - 1 contacteur (3) avec son relais thermioue (4) compense et diffé rentiel - 1 contact auxilliaire (5) pour aeservissement - les diodes pour le test lampes et le report d'alarme - l'interrupteur poussoir (7) de précoupure - le connecteur mâle (e) permettant l'embrochase sur le circuit imprimé primaire avec détrompeur - la plaque de papelac montée au des du circuit imprimé permettant l'isclation du circuit imprimé côté rubans cuivre. - le profilé de liaison avec la façade. - la façade (1(i) en aluminium anodisé (mise r la terre) et imprimée sur laquelle sont montés - le commrtateur " marche - arrêt " (11) - le voyant vert (12) de fonctionnement - le voyant rouge (13) de disnonction - le fusible de protection (14) de la bobine du contacteur - le toignée de manipulation (1F) (mise à la terre) UNITE DE COKMANDE DE DEUX APPAREILS E@@TRIPHASE ; auivant FIG 3 & 4 Cette unité permet de protéger et commander 2 moteurs électriques avec les possibilités suivantes - marche moteur 1 + marche moteur 2 - marche moteur i ou marche moteur 2 avec ou sans passage automatique de l'un sur l'autre en cas de disjonction, par l'interrupteur situé en bas à droite sur la façade de I1 unité de commande. Elle est compose d'un circuit imprimé (1) en verre époxy autoextinguible sur lequel sont montés - 6 fusibles (2) R.PC de protection 2 contacteurs (30 avec leurs relais thermiques (4) compensés et différentiels. - 2 contacta auxilliaires (5) pour asservissenenta - 1 relais d'automatisme (@) pour passage d'un discontacteur sur l'autre en cas de disjonction + report d'alarme - les diodes (7) pour le test larges et le report d'alarme - l'interrupteur poussoir (e) de précoupure - le connecteur mâle (90 permettant l'embrochage sur le circuit im primé primaire avec détrompeur - la plaque de papelac montée au dos du circuit imprimé permettent l'isolation de celui-ci côté rubans cuivre - le profil de liaison (10) avec la façade - la façade (11) en aluminium anodisé et imprimé sur laquelle sont montés : : - les commutateurs " marche - arrêt " (12) - les deux voyants verts (13) de fonctionnement - le voyant rou e (14) de disjonction - le fusible de protection (15) des bobines ce contacteur - l'interrupteur d'antomatisme (16) - la poignée de manipulation (17) ( mise a la terre ) UNITE DE COMHINDE MONOPFISE Cette unité a deux fonctions : 1 ) protéger et commander un moteur de faible puissance (maxi 20( latts : # = 1 2 ) télécommander un moteur électrique dont la puissance en trinbssé 380/220 est supérieure à 5,5 CV. L'alimentation du moteur se fait en direct sans tasser par l'armoire modulaire, avec la pose d'un coffret étanche comportant 1 - 1 sectionneur à commande extérieure avec fusibles de protection - 1 contacteur avec son relais thermique compansé et dif- férentie-l La commande de la bobine passant par l'armoire modulaire sur un contact auxilliaire de l'unité monophasé. Elle est composée d'un circuit imprimé en verre époxy autoestinguible, surllequel sont montés : - 1 fusible gF de protection - 1 contacteur de commande avec son relais auzilliaire et son ther mique - les diodes pour le test lampes et le report d'alarme - la conducteur mâle permettant l'embrochage sur le Circuit im rimé primaire avec détrompur - la plaque de papelac montée au dos du circuit imprimé permettant l'isolation de celui-ci côté rubans cuivre - @ interupteur de précoupure - le profil de liaison avec la façade - la façade en aluminium anodisé et imprimé sur laquelle son ; mon tés - le commutateur " marche - arrêt - le voyant vert de tonctionnemetn - le vorant rouge de disjonction - le fusible de protection de la bobine de contacteur - la poignée de manipulation ( mise à la terre X FOFCTIONTEMENT : - L'alimentation gén6rale peut se faire sur le bornier @énéral dans les tensions suivantes 380 V + N + T TRI 380 + 220 Mopo de Télécommande + T TRI 220 + T sns aucune modification de l'armoire en ajoutant ou supprimant ries scharts au bornier général ( FIG % ) - Cette alimentation générale passe par un sectionneur à commande extérieure munie d'une précoupure ; ainsi er agissant sur le sec tionneur la précoupure sectionnera déjà la tension de commande et permettra aux bobines des contacteurs de se mettre au repos avant la coupure des phases. En sortie de sectionneur le courant sera distribué a) cour les phases par des barres cuivre isolées, soudes aux connecteurs du circuit imprimé de fond b) pour le neutre, la terre et les circuits de télecomman- de par les rubans en cuivre du circuit imprimé de fond. - Toutes les sortiea puissanee et télécommande depuis les connec teurs jusqu'au bornier général en cable U 500 SV. - La signalisation est réalisée en 24 volts par un transformateur dont la protection est assurée par un fusible. - Le test lampes et le report d'alarme sont assurés par un circuit imprimé indépendant et enberochable avec détrompeur. - Les unites dè commande scnt munies d'une précoupure permettant ainsi de les débrocher et les embrocher sans avoir A sectionner larmoire. - La protection des moteurs est réalisée par a) des fusibles HPC b) un relais thermique compensé et différentiel c) dans le cas d'un court circuit dont la valeur instan tanée sera supérieure au calibre des fusibles généraux et le temps de réaction inférieur au point de fusion des fusibles, le ou les rubans puissance de l'unité ou des unités de commande en cause s'autodétruircnt à la vitesse de désintégration de leur constitution, évitant ainsi aux courts circuits "aval" de remonter à la source SECTEUR D'PLICTI0M La présente armoire modulaire peut s'appliquer à tous les cas d'ali mentation, de protection, a'asservissements et de télécommande de - moteurs électriques - résistances chauffantes ou tous autres appareils consommant de l'énergie électrique à l'ex clusion de ceux non prévus à cet effet. PEVENDICATIONS. Revendication 1 Dispositif remettant d'assurer la prctection et la commerde d'acpareils électriques carectérisé par le fait une l'arpareillage de protection et de télécommande sont montas sur un circuit imprimé erbrochable, s'autodétruisant en ces de courts circuits dont la grandeur instantAnée serait supérieure au temps de réponse des dispositifs de protection. Revendication 2 Dispositif selon la revendication l caractérisé par le fait que des rubans du circuit imprimé transportent la ouissance et la télécommarde. Revendication 3 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les circuits immrimés des unités de commande sont montés perpendi- culairement à la façade de l'armoire. evendication @ Dispositif selon l'ensemble des revendications 1,2,3, caractérisé tar le fait 'ue l'invention comgorte différentes unit4s de commande - Unité à un contacteur + protection moteur monophasé - Unité à deux contacteurs + prstection moteurs mophasé - Unité à un contacteur + protection moteur triphasé - Unité à deux contacteurs + protection moteurs triphasé - Unité à un contacteur + protection moteur + bloc tempori sé repos ou travail - Unité à un contacteur + bloc temporisé repos ou travail - Unité de temporisation travail ou reppos à circuit intégré - Unité de commande à deux contacteurs à verrouillage mé- canique + protection moteur à temporisation par circuit intégré tour moteur marche avant - marche arrière. Revendication 5 Dispositif selor l'enserble des revendications 1,2,3,4 caractéris par le fait ou'une unité de puissance ou d'asservissement peut être emmlacée par une unité de puissance modulée équipée de thyri stors ou de transistors. Pevendication 6 Dispositif selon les revendications 4 et 5 caractérisé par le Seit que les asservissements réalisés sur les borniers de la cellule mère permettent l'interchangeabilité des unités de com manle sans modifier les asservissements réalisés. Revendication 7 Dispositif selon l'ensemble des revendications 1,2,3,4,5,6, ca ractériséapar le fait que tous les asservissements extérieurs sont réalisables depuis les borniers de la cellule mère. Rovendication 8 Dispositif selor l'ensemble des revendications 1,2,3,4,5,6,7, ca ractéris6 par le fait que chaque unité de commande ou d'asservis sement est ésnicée d'une précoupure qui permet son embrochage ou son déhorchare en charre ou an fonction. Revendications 9 Dispositif selon les revendications 4 et 5 caractérisé par le fait que le nont redresseur, le relais d'alerme, le dispositif du test Lamper sort montés sur un circuit imprimé débrschable, E ni d'un détrompeur et centralisé sur la blce d'alimentation. Revendication 10 Dispsoitif selon les revendications 4 et 5 caractérisé par le fait sue toutes les unités de comrande et d'asservissement sont interconnectables et intercommutables à partir des borniers.