Brevet FR2373144A1 — publié le 19780630

La présente invention concerne un procédé pour déterminer le temps résiduel dont un relais de simulation thermique dispose jusqu' son déclenchement. Des relais de simulation thermique servent à imiter le comportement thermique d'éléments, appareils ou installations parcourus par un courant. Dans des relais de ce genre il est souvent produit, au moyen d'un shunt, d'un redresseur et d'un étage d'élévation au carré, une tension qui est proportionnelle à l'énergie calorifique développée dans l'élément à protéger. Cette tension est amenée à un organe à retard présentant des caractéristiques de transmission de forme exponentielle et à la sortie duquel s 'établit, en fonction de la constante de temps, une tension correspondant à l'élévation en température de l'élément à protéger.Afin d'obtenir une grandeur électrique proportionnelle à la température absolue de l'élément à protéger il est ajouté 8 nette tension une tension correspondant chaque fois à la température ambiante. Dans un étage à seuil se réalise ensuite une comparaison entre la tension proportionnelle à la température de l'élément à protéger et une tension de référence. Le commutateur à seuil commande un relais de sortie qui, lorsqu'il est amené à réagir, déclenche un signal d'avertissement ou provoque une interruption du circuit du courant de charge. Dans le cas de relais de simulation thermique de ce genre on ne peut pas constater, en cas de surcharge, combien de temps reste encore disponible (temps résiduel) jusqu'à ce que la température de déclenchement réglée soit atteinte. Une indication du temps résiduel permettrait dans bien des cas d'éviter l'entrée en action du relais de sortie en faisant intervenir le personnel de surveillance (par exemple par décharge d-'un transformateur). Etant donné que le temps résiduel est fonction du courant de charge, qui conserve très rarement sa valeur initiale, le temps résiduel doit continuellement etre établi suivant l'état de fonctionnement le plus récent ; ceci suppose à son tour des cycles de mesure suffisamment courts. Or la présente invention crée un procédé du genre mentionné plus haut mais qui permet de déterminer le temps résiduel très rapidement. La solution apportée à ce problème suivant la présente invention consiste en ce que le comportement thermique d'un élément à protéger est imité à une échelle de temps réduite sur un circuit de temporisation modèle et en ce que la constante de temps du modèle est enregistrée par un chronomètre qui utilise la même échelle de temps. L'invention est expliquée plus en détail cidessous à l'aide du dessin annexé. La fig. 1 est un graphique comportant différentes constantes de temps. La fig. 2 représente un montage pour le procédé suivant l'invention. Le graphique représenté à la fig. 1 présente dans une pr- mière partie une tension u3 évoluant suivant une fonction exponentielle et qui correspond au comportement thermique d'un élé- ment à protéger dans des conditions de courant de charge constant et est composée des tensions ul (~ élévation en température) et U2 (~ température ambiante). La tension u3 s'établit avec la constante de temps t: à une valeur UI2 + U2 5 orrespond à l'énergie calorifique développée dans l'élément à protéger. A l'instant tl la tension u3 a atteint une valeur u3(t1). Le seuil de réponse u3(t2) du relais de simulation thermique utilisé pour la protection de l'élément concerné peut être atteint par exemple au bout d'un laps de temps T à l'instant t2 qui n'est cependant pas connu à l'instant tl. La détermination du temps résiduel T par le calcul permet de constater une relation linéaire entre le temps résiduel T 2 et la constante de temps # , lorsque les autres paramètres K, le temps résiduel T varie dans le même rapport Si l'on construit à présent un modèle présentant une constan te de temps #' = # et si #' Etant donné que la constante de temps #' du modèle concerné peut être choisie très faible, le temps T' se trouve réduit en 2 conséquence.A la condition que les valeurs ut , U2, u3(t1) et u3(t2) soient égales pour l'élément à protéger et le modèle et restent constantes au cours d'un cycle de mesure, on obtient à partir du temps T' mesuré, en faisant intervenir le facteur K, directement le temps T recherché. Le -mode de fonctionnement du montage représenté à la fig. 2 en tant qu'exemple de réalisation pour la mise en oeuvre du procédé mentionné plus haut repose sur ces considérations. Dans le montage sont désignés par 1 un générateur d'impulsions d'horloge, par 2 un commutateur à seuil, par 3 un chronomètre et par 4 un étage additionneur. Le montage comporte en outre un circuit de temporisation modèle R1, C présentant la constante de temps R1 . C = t:', deux résistances additionnelles R2 et R3 dont R2 est réglable, et deux interrupteurs S1, S2 susceptibles d'être actionnés par le générateur d'impulsions d'horloge 1. Les signaux d'entrée U12, u1 sont amenés au montage par l'intermédiaire des bornes a et b. Lesdits éléments constitutifs sont interconnectés de la manière suivante. La borne b est reliée par l'intermédiaire de l'interrupteur S1 et du condensateur C à un potentiel de référence. La borne a est reliée par l'intermédiaire de l'interrupteur S2 et du condensateur C au même potentiel de référence. Le point de liaison entre la résistance R1 et le condensateur C est relié par l'intermédiaire d'un étage additionneur 4 à l'une des entrées du commutateur à seuil 2. A l'autre entrée du commutateur à seuil 2 est appliquée par l'intermédiaire des résistances R2, R3 une tension de référence. Le générateur d'impulsions d'horloge 1 commande les interrupteurs S1, S2 et alimente en outre l'entrée "marche" (M) du chronomètre 3. La sortie du commutateur à seuil est reliée au générateur d'impulsions d'horloge 1 ainsiqu'S l'entrée "arrêt" (A) du chronomètre 3. Le montage se distingue par le mode de fonctionnement décrit ci-dessous. Au commencement d'un cycle de mesure le générateur d'impulsions d'horloge 1 ferme pendant un court laps de temps l'interrupteur S2 de sorte qu'il s'établit à travers le condensateur C du circuit de temporisation modèle R1, C une tension ul corrawondant à l'élévation momentanée en température de l'élément à protéger. On réalise ainsi sur le modèle les mêmes conditions marginales que celles existant dans l'élément à protéger. Puis le générateur d'impulsions d'horloge 1 ferme l'interrupteur S1 et soumet le circuit de temporisation modèle R1, C 2 à la tension Ut ; simultanément une impulsion de démarrage est délivrée au chronomètre 3. Au condensateur C du circuit de temporisation modele R1, C est à présent disponible une tension ul' à laquelle est ajoutée, au moyen de étage additionneur 4, une tension U2 correspondant à la température ambiante momentanée de l'élément à protéger, après quoi la somme de ul' + U2 arrive en tant que tension u3, à l'une des entrées du commutateur à seuil 2.A l'aide du diviseur de tension R2, R3 la tension de référence amenée à l'autre entrée du commutateur à seuil 2 est réglée de façon que la valeur de réponse du commutateur à seuil 2 corresponde à la valeur de réponse du relais de simulation thermique. En cas de dépassement de la valeur de réponse le commutateur à seuil envoie un signal d'arrêt au chronomètre 3. Le temps T' enregistré à cet instant par le chronomètre 3 doit à présent être converti, en tenant compte du facteur K, en le temps résiduel T effectivement encore disponible. Cette conversion peut également s'effectuer au cours du cycle de mesure à condition que la vitesse de comptage du chronomètre 3 soit augmentée dans le rapport ) Afin d'actualiser constamment le temps résiduel T établi par des méthodes de mesure techniquementvalables il se déroule à l'intérieur du temps résiduel T plusieurs cycles de mesure l'organe de commande utilisé est à nouveau le générateur d'impulsions d'horloge 1. Dans le cas d'une telle suite de cycles de mesure le commutateur à seuil 2 est de préférence également connecté au générateur d'impulsions d'horloge 1 qui à son tour déclenche un nouveau cycle de mesure à chaque signal de sortie du commutateur à seuil 2. RENENDICATIONS 1 - Procédé pour déterminer le temps résiduel dont un relais de simulation thermique dispose jusqu'à son déclenchement, carac térisé en ce que le comportement thermique d'un élément à protéger est imité, à une échelle de temps réduite, sur un circuit de temtorisation modèle et en ce que la constante de temps du modèle est enregistrée par un chronomètre qui utilise la même échelle de temps. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les opérations de mesure sont effectuées cycliquement les unes après les autres. 3 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce-qulil est monté à la suite du circuit de temporisation modèle R1, C un étage additionneur 4 destiné à faire intervenir la température ambiante de l'élément à protéger et un- commutateur à seuil 2 qui occupe l'entrée "arrêt" (A) du chronomètre 3 et en ce qu'il est utilisé un générateur d'impulsions d'horloge 1 qui réalise avant le commencement d'un cycle de mesure les conditions marginales d'un élément à protéger dans le circuit de temporisation modèle R1, C, puis applique à l'aide d'un interrupteur S1 la grandeur d'entrée U12 et fait en même temps entrer en action le chronomètre 3. 4 - Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la sortie du commutateur à seuil 2 est reliée au générateur d'impulsions d'horloge 1 qui pour chaque signal de réponse du commutateur à seuil 2 déclenche un nouveau cycle de mesure. 5 - Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la vitesse de mesure du chronomètre 3 est multipliée par un facteur K. 6 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le facteur K correspond au quotient de la constante de temps r de l'élément à protéger par la constante de temps #' du modèle.