Brevet FR2400787A1 — publié le 19790316

La présente invention concerne un circuit de protec tion-pour un moteur à courant continu comportant un contact de commande branché en série avec le moteur et s' ouvrant en cas d'un courant excessif. Dans des moteurs à courant continu tels que ceux utilisés dans des véhicules automobiles, par exemple pour des essuie-glaces, des pompes, des ventilateurs, etcs., le courant de moteur augmente en fonction de la charge, Cela signifie que les enroulements du moteur, dans le cas d'une charge dépassant la valeur normale, en particulier lors d'un blocage complet de l'arbre de sortie, par exemple du fait d'un endommagement des paliers ou d'une autre cause, sont soumis déåå au bout d'un temps assez court à un échauffement Si fort qu'ils grillent. D'autre part, il n'est pas possible d'éviter la charge excessive de moteurs à courant continu a' l'aide d'un dispositif de sécurité, par exemple à l'aide d'un dispositif de sécurité â fusibles, ou bien à l'aide d'un dispositif automatique de sécurité de type bimétallique car le rapport entre le courant de démarrage et le courant permanent ou le courant de courtcircuit est trop grand. Compte tenu de l'état actuel de la technique, l'invention a pour but de fournir un circuit de protection d'un moteur à courant continu à l'aide duquel le circuit du courant de moteur est coupé aussit8t qu'on a à craindre, du fait d'un courant excessif, un grillage des enroulements du moteur. Ce problème est résolu, avec un circuit de protection du tyte défini ci-dessus et agencé selon l'invention, en ce qutil est prévu en série avec le moteur une résistance-série, en ce qu'il est prévu également un composant à valeur de seuil qui produit un signal de sortie quand la tension établie par la résistance-série dépasse une valeur limite prédéterminée et en ce qu'il est prévu un organe de temporisation à l'aide duquel le contact de commande peut être amené de façon retardée dans sa position d'ouverture en fonction du signal de sortie du composant à valeur de seuil. Selon l'invention, on produit ainsi dans une résistance branchée en série avec le moteur à courant continu une tension qui est proportionnelle au courant de moteur et on applique cette tension à l'entrée d'un composant à valeur de seuil dont les signaux de sortie commandent un organe de temporisation qui ouvre le contact de commande prévu dans le circuit du courant de moteur au bout d'une période prédéterminée de retardement. Il s'est avéré avantageux que l'organe de temporisation soit agencé de manière à ntouvrir le contact de commande que lorsque le signal de sortie du composant à valeur de seuil est produit pendant toute la durée de la période de temporisation réglée. Avec cet agencement, on peut éviter une surcharge de courte durée pour laquelle la capacité de charge thermique des enroulements du moteur n'est pas encore dépassée, ne pro voque pas une réaction du circuit de protection malgré la oour teapparitîon d'un courant excessif. En outre, il est avantageux de prévoir des dispositifs optiques pour indiquer l'existence du signal de sortie du composant à valeur de seuil, notamment lorsque ses dispositifs optiques comportent un oscillateur servant à produire des signaux optiques intermittents. L'avantage essentiel de ces dispositifs optiques consiste en ce que l'opérateur, notamment le conducteur d'un véhicule automobile, reçoit, déjà dans le cas d'une réaction du composant à valeur de seuil qui, comme indiqué ci-dessus, ne doit pas provoquer obligatoirement une ouverture du contact de commande, un genre de pré-avertissement, notamment sous la forme d'un signal lumineux intermittent, de manière à être averti de la panne imminente d'un ensemble éventuellement important. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description suivante et des figures jointes, données à titre illustratif mais non limitatif. - La figure 1 représente un schéma synoptique d'un circuit de protection agencé selon l'invention ; et - la figure 2 est un schéma détaillé d'un mode avantageux de réalisation du circuit de protection de la figure 1. Comme le montre le schéma synoptique de la figure 1, le moteur à courant continu - pour simplifier il sera seulement appelé dans la suite "moteur 10" - est branché selon l'inven- tion entre une source de potentiel de référence et une source de tension positive d'alimentation +V, à savoir en série avec une résistance-série 12 et un contact de commande 14 qui peut faire partie d'un circuit à relais ou également d'un circuit à semi coaducteur, La tension produite dans la résistance-série 12 est appliquée à l'entrée d'un circuit à valeur de seuil 16 dont la sortie est reliée à un organe de temporisation 18. Le contact de commande 14 est commando par le signal de sortie de l'organe de temporisation 18. Te circuit représenté sur la figure 1 fonctionne de la manière suivante : quand il passe dans le moteur 10 un courant excessif prédéterminé, il se produit par l'intermédiaire de la résistance série 12 une tension correspondante qui fait réagir le circuit à valeur de seuil 16. Ce circuit à valeur de seuil 16 fournit alors un signal de sortie qui est appliqué à l'organe de temporisation 18 où une période de temporisation pré-réglée commence à s'écouler et à la fin de laquelle apparat à la sortie de l'organe de temporisation 18 un signal par lequel le contact de commande 14 est ouvert. De cette manière, on évite un grillage des enroulements du moteur 10 en cas de surcharge. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, on fait simultanément en sorte que toute surcharge de courte durée du moteur 10 ne produise pas de réaction du circuit de protection. Ce problème est résolu en faisant en sorte que, à chaque interruption du signal de sortie du circuit à valeur de seuil 46 c'est-à-dire à chaque abaissement du courant de moteur 10 en-dessous de la valeur limite prédéterminée, les conditions initiales soient immédiatement rétablies dans l'organe de temporisation 18, par exemple par décharge du condensateur d'un organe de temporisation, de manière qu'il ne puisse se produire une ouverture du contact de commande 14 que lorsque la condition de surcharge est maintenue pendant toute la période de retardement établie par l'organe de temporisation 18. Il est évident que, dans le circuit de la figure 1, il est prévu en outre des dispositifs qui permettent, après élitination de la- perturbation, une fermeture du contact de commande, ainsi que des dispositifs qui permettent un enclenchement et un arrêt du moteur 10. Ces dispositifs 'ont pas été indiqués dans le schéma synoptique de la figure 1 pour simplifier le dessin. Alors que la figure 1 sert simplement à expliquer le principe de protection selon l'invention, la figure 2 donne des détails concernant un mode avantageux de réalisation de ce- cir- cuit de protection. Dans le circuit de la figure 2, le moteur 10 est à nouveau branché eatre une source de potentiel de référence et une source dqkeasian d'alimentation V, le moteur étant cependant indiqué en faisant intervenir le symbole de résistance classique, car le circuit de protection selon l'invention peut utilisé en principe pour le contrôle d'une charge quelconque, par exemple également d'une résistance chauffante. La résistance 12 est branchée-en série avec le moteur 10. La tension établie par l'intermédiaire de la résistance-série 12 est appliquée au circuit à valeur de seuil 16 qui, dans l'exemple considéré, est agencé sous la forme d'un circuit commutable pourvu d'un transistor 20.La base du transistor 20 est reliée d'une part, par l'intermédiaire d-e la combinaison-série d'une résistance 22 et d'une diode 24, avec l'extrémité de la résistance série 12 placée du côté de la charge et, d'autre part, par l'intermédiaire de la combinaison-série de deux résistances 26, 28, dont la dernière constitue simultanément la résistance de collecteur d'un transistor d'activation 30 placé du c8tésortie, à la source d'alimentation +V.Le collecteur du transistor 20 placé du c8té-entrée dans le circuit à valeur de seuil est relié par l'intermédiaire d'une résistance de collecteur 32 à la source d'alimentation +V et, en outre, à la base du transistor de sortie 30, à savoir par l'intermédiaire de la combinaison-série d'une diode Zener 34 et de deux résistances 36, 38, dont le point de jonction est relié par l'intermédiaire d'un condensateur 40 à la source de tension d'alimentation +V. Les émetteurs des transistors 20 et 30 sont soumis au potentiel de référence. En outre, la voie émetteur-collecteur du transis tor de sortie 30 est branchée en parallèle à une diode Zener 41 qui sert à stabiliser la tension appliquée à la borne 4 de l'organe de temporisation 42. Ainsi, dans le circuit à valeur de seuil 16 de la figure 2, le seuil de réaction provoquant la mise en conduction du transistor d'entrée 20 par la résistance 22 de la combinaison-série 22 à 28 peut être établi par la diode 24 polarisée dans la direction de conduction, auquel cas il est possible de compenser pratiquement à l'aide de la diode 24, en choisissant correctement ses paramètres, la variation, fonction de la température, de la tension base-émetteur du transistor 20. En outre, la diode 24 protège la voie base-émetteur du transistor 20 contre des pointes de tension. La résistance 26 sert, bien qu'elle agisse également sur la valeur de seuil, essentiellement de couplage de réaction et de moyen de stabilisation du circuit à valeur de seuil.En outre, on voit que le circuit à valeur de seuil 16 établit déjà un certain retardement car le transistor de sortie 30, pour lequel une tension collecteur-émetteur de valeur définie est établie par la diode Zener 41, est rendu conducteur et produit à son collecteur un signal de sortie destiné à l'organe de temporisation 18 quand il s'est écoulé après la mise en conduction du transistor d'en- trée 20 un temps prédéterminé par le composant RC 38, 40 et la tension de la diode Zener 34 branchée en amont de sa base et reliée en série à la résistance 36. De cette manière, on évite une sollicitation inutile de la diode lumineuse 60 lorsque, par exemple, dans le cas de moteurs d'essuie-glaces, il se produit des pointes de courant de courte durée lors du changement de direction du balai d'essuie-glace. L'organe de temporisation est, comme indiqué sur la figure 2, de préférence un circuit intégré approprié du commerce, par exemple du type ZN 1034 E (Ferranti), associé à un équipement extérieur approprié quton ne décrira pas de façon détaillée dans la suite car des circuits intégrés correspondants et leurs équipements extérieurs sont bien connus Le signal de sortie de l'organe de temporisation 18 est appliqué par l'intermédiaire d'une résistance-série 44 à la base d'un transistor de commande 46 qui est branché en série avec un relai R et une résistance 48 entre la source de potentiel de référence et la source d'alimentation V. Le relais R, qui est branché en parallèle à une diode bistable 50, comporte un contact de repos RI qui correspond au contact de commande 14 et aux dispositifs de commande associés de la figure 1.En outre, le relais R comporte un contact de travail R2 qui se ferme lors de l'excitation du relais par l'organe de temtorisation 18 et qui constitue ainsi un circuit de maintien automatique du-relais R. En série avec le contact de travail R2, il est prévu une touche de désactivation 52 dont l'actionnement coupe le circuit de maintien automatique du relais R, de sorte que le système revient dans la condition initiale, auquel cas on peut prendre d'une manière connue des mesures permettant d'empêcher un actionnement prématuré de la touche de désactivation 52. En plus des eléments de commande intervenant dans le circuit de la figure 1, il est prévu dans le circuit de contr8le de la figure 2 également des dispositifs optiques constitués par une unité drindication 54 qui est agencée sous la forme d'un multivibrateur astable et qui comporte une diode lumineuse 60 dans le circuit de collecteur des transistors 56 58 Le multivîbrateur astable 54 oscille tant qu'il reçoit une tension de commande correspondante en provenance du collecteur du transistor d'activation 30 de sortie du circuit à valeur de seuil par l'intermédiaire du conducteur 62 qui contient une diode de découplage 64. Pendant ce temps, la diode lumineuse 60 clignote à la fréquence du multivibrateur astable. La cathode de la diode lumineuse 60 est en outre reliée directement à la tension de référence par l'intermédiaire d'une diode de découplage 66 et de la combinaison-série du contact R2 et de la touche de désactivation 52 lorsque le relais R est excité, de sorte que, dans cette condition de marche du circuit de con trolle, la diode reste allumée en permanence, indépendamment du fait qu'il existe ou non un signal de sortie du circuit à valeur de seuil dans le conducteur 62. La description faite ci-dessus montre que le circuit de centrale selon l'invention, lorsqu'il est réglé en fonction du seuil de réaction du circuit à valeur de seuil et du retardement de l'organe de temporisation, permet d'exploiter d'une manière stre le diagramme température-temps d'enroulements de moteurs. Le contrôle s'effectue ainsi autrement que dans les dispositifs de protection par éléments bimétalliques de types connus, c'est-à-dire sans avoir à agir directement sur le moteur, ce qui permet de maintenir des tolérances plus serrées que dans le cas d'éléments bimétalliques dont les caractéristiques de réaction varient considérablement en fonction des tolérances mécaniques, de la température ambiante et de phénomènes de vieillissement. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés ; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVEEDIOATIONS 1) Circuit de protection pour moteur à courant continu comportant un contact de commande branché en série avec le moteur et s'ouvrant sous l'effet d'un courant excessif, caractérisé en ce qu'il est prévu en série avec le moteur une résistance-série > en ce quril est prévu également un composant à valeur de seuil qui produit un signal de sortie quand la tension établie par la résistance-série dépasse une valeur limite prédéterminée et en ce qu'il est prévu un organe de temporisation à l'aide duquel le contact de commande peut entre amené de façon retardée dans sa position d'ouverture en fonction du signal, de sortie du composant à valeur de seuil. 2) Circuit de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de temporisation est agencé de manière à n'ouvrir le contact de commande que lorsque le signal de sortie du composant à valeur de seuil est produit pendant toute la durée de la période de temporisation réglée. 3) Circuit de protection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est prévu des dispositifs optiques pour indiquer l'existence du signal de sortie du composant à valeur de seuil. 4) Circuit de protection selon la revendication 3, caractérisé en ce que les dispositifs optiques comportent un oscillateur servant à produire des signaux optiques intermittents. 5) Circuit de protection selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le contact de commande peut être actionné par l'intermédiaire d'un relais branché en série avec la sortie de l'organe de temporisation. 6) Circuit de temporisation selon l'une des revendications i à 4, caractérisé en ce que le contact de commande peut être actionné par l'intermédiaire d'un circuit à semiconducteur branché en série avec la sortie de l'organe de tem porisation.