Brevet FR2459567A1 — publié le 19810109

L'invention se rapporte à un relais électronique à maximum d'intensité et concerne le domaine de la technique de commande. Les relais thermiques connus à maximum d'in- tensité sont destinés à détecter les fortes intensités à l'intérieur d'un réseau et à disjoncter en temps voulu. Par exemple, des régulateurs à bilame pouvant assumer cette fonction s'échauffent lors d'une élévation d'intensité et coupent la phase mise en danger au moyen d'un contacteur- disjoncteur. La nature physique de ces montages leur impose des limites en fonctionnement. Les montages plus élaborés qui satisfont aux prescriptions imposées de construction ont une structure mécanique très compliquée. Les dispositifs à relais à maximum d'intensité de type électronique se composent par exemple de thermistances qui sont en contact thermique avec une résistance montée sur la voie principale du courant et exécutent une disjonction en cas d'élévation du courant. Ces dispositifs de commutation s'utilisent pour la protection des moteurs électriques contre les surcharges thermiques. Les demandes de brevets DE- OS NI 15 63 572 et 20 60 483 ainsi que la revue technique AEG-Telefunken de 1969, fascicule 6, pages 383 à 392 décri- vent des dispositifs de protection électronique de moteurs. Mais il est difficile d'établir des relations favorables entre la précision et le prix de revient avec ces dispositifs connus. L'invention a donc pour objet un relais électro- nique à maximum d'intensité, dont la précision de coupure est grande et qui n'est pas plus coûteux que les solutions connues et, de plus, dont la caractéristique.de déclenchement est réglable. Selon une particularité essentielle de l'inven- tion, les transformateurs d'intensité sont destinés à déceler les courants de charge de plusieurs phases d'un appareillage utilisateur, ces courants décelés sont dirigés après redres- sement sous forme d'une tension retardée à l'entrée d'un discriminateur à fenêtre, un diviseur de tension est branché à une sortie en tension constante du discriminateur à fenêtre 2 2459567 de manière que ses tensions partielles soient envoyées à l'entrée à seuil supérieur et à l'entrée à seuil inférieur d'intensité du discriminateur à fenêtre, une sortie à seuil supérieur d'intensité du discriminateur à fenêtre attaque un relais amplificateur et les sorties du discriminateur à fenêtre sont connectées par l'intermédiaire d'éléments d'affichage à la tension d'alimentation. L'avantage du relais à maximum d'intensité selon l'invention réside en particulier dans l'universalité de ses possibilités d'installation en raison de la possibilité de réglage de sa caractéristique de déclenchement. De plus, l'appareil est d'une structure simple et l'utilisation de composants intégrés lui permet d'être fabriqué à bon marché. L'invention va être décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est un schéma du relais. Il s'agit de contrôler l'intensité du courant des trois phases R, S, T d'un réseau triphasé qui sont connectées à un moteur 1. Des transformateurs d'intensité pratiquement ouverts 2a, 2b, 2c sont montés en parallèle sur le réseau triphasé et produisent des tensions en fonction du courant circulant dans les phases. Ces tensions sont dirigées sur trois redresseurs indépendants 3a, 3b, 3c, puis sont réunies en une tension unique. Le primaire d'un transformateur de tension 2d est avantageusement monté en série sur le primaire du transforma- teur d'intensité 2a, donc dans la phase T. Un pont redresseur 3d à filtrage et stabilisation est monté en aval de ce trans- formateur de tension et délivre la tension d'alimentation UB destinée aux composants électroniques utilisés. La tension continue globale ainsi que filtrée et stabilisée, qui provient des trois redresseurs 3a, 3b, 3c, est transmise par l'intermédiaire d'un circuit RC à l'entrée 4a (milieu de la fenêtre) d'un discriminateur à fenêtre. Les discriminateurs à fenêtre sont des circuits intégrés disponi- bles sur le marché et s'utilisant par exemple en technique de commande pour la sélection de valeurs déterminées à l'inté- rieur d'une plage déterminée de tolérance de la consigne 3 2459567 exigée (comparateur à bords de fenêtre). Un discriminateur à fenêtre analyse le niveau de la tension d'entrée par rapport à deux tensions définies de l'extérieur. La fenêtre à l'intérieur de laquelle réagit le circuit peut être fixée par un seuil supérieur et un seuil inférieur. Une caractéristique de déclencheur de Schmitt agit aux points de commutation (bords de la fenêtre). Ces composants sont vendus par exemple par la Société Siemens sous la désignation TCA 965. Le discriminateur à fenêtre 4 forme avec un étage de relais aval 15 le relais électronique à maximum d'inten- sité. Le discriminateur 4 est branché sur la tension d'alimentation UBdélivrée par le pont redresseur 3d. La tension d'entrée au point 4a du discriminateur à fenêtre représente le courant de charge (courant nominal IN) provenant des circuits en pont 3c, 3b, 3a. Les bords de la fenêtre doivent être formés par exemple par des valeurs correspondant à 1,05 et 1, 15 fois celles du courant nominal IN. Le bord inférieur de la fenêtre (entrée du courant au seuil inférieur) 4b reçoit à cette fin une tension de référence qui correspond à 1,05 fois la valeur du courant nominal et le bord supérieur de la fenêtre (entrée du courant au seuil supérieur) 4c reçoit une tension qui correspond à 1,15 fois la valeur du courant nominal IN. Les tensions sont tirées de la source de tension de référence 4d du discriminateur à fenêtre et envoyées par l'intermédiaire d'un rhéostat R5 et de résistances R6 et R7 d'un diviseur de tension aux entrées 4b et 4c. Les résistances du diviseur de tension R6 et R7 fixent le rapport aux entrées 4b et 4c et le rhéostat R5 fixe le niveau de la tension d'entrée. Le rhéostat R5 peut avantageu- sement comporter une graduation de réglage à lecture à échelle serrée. Lorsqu'une tension variable est appliquée à l'entrée 4a du discriminateur à fenêtre, il se produit aux sorties 4e et 4f de ce dernier un changement de signal lors du dépassement du seuil inférieur d'intensité 4b (1,05 fois la valeur de IN) et il se produit un changement de signal aux sorties 4f et 4g lors du dépassement du seuil supérieur d'intensité à l'entrée 4c. 4 2459567 Le circuit RC à l'entrée 4a du discriminateur à fenêtre se compose d'un rhéostat R8, d'une résistance R9, d'une résistance protectrice R10 et d'un condensateur Cll. Ces composants sont destinés à faire varier en fonction du temps le courant de charge (courant nominal) IN qui est délivré par les circuits en pont 3c, 3b, 3a. Ce courant, qui est une reproduction du courant réel du moteur, peut monter à une valeur égale à un multiple par exemple au démarrage du moteur au moyen du rhéostat R8. Les sorties 4e, 4f, 4g du discriminateur à fenêtre sont branchées à la tension d'alimentation UB par l'intermédiaire de diodes électroluminescentes LD12, LD13, LD14 et de résistances série. Il est possible ainsi avanta- geusement d'observer optiquement l'état momentané de l'ins- tallation. Lorsque l'installation fonctionne dans la plage inférieure (1, 05 x IN), la diode électroluminescente LD12 est branchée, la plage moyenne est indiquée par la diode électroluminescente LD13 et la plage supérieure (qui mène à une coupure) est indiquée par la diode électroluminescente LD14. Un relais amplificateur 15 fonctionnant d'après le principe du courant de repos et connecté à la sortie 4g se compose d'une résistance série, d'un transistor et d'un relais sur lequel une diode est montée en parallèle. Ce circuit à courant de repos de type connu fait passer la bobine du relais à l'état conducteur par l'intermédiaire du transistor lorsque le seuil supérieur est atteint (1,5 x IN) et donc exécute une commutation (une coupure du moteur 1). Le relais amplificateur de commutation 15 peut bien entendu être aussi branché sur les sorties 4e, 4f pour permettre d'obtenir d'autres critères de commutation. Le relais amplificateur peut aussi consister en un dispositif mécanique de commande automatique qui est commandé électri- quement et peut être manoeuvré à la main. Le discriminateur à fenêtre émet une instruction de coupure lorsque le seuil de courant réglable est dépassé, tandis que le circuit RC détermine la variation dans le temps de la tension à l'entrée 4a de ce discriminateur. Selon un mode de réalisation du relais à maximum d'intensité selon l'invention, un oscillateur commandé en tension, en aval duquel sont montés des compteurs et qui est branché entre l'entrée 4a et la sortie 4g du discriminateur 4, est destiné à permettre d'augmenter la constante de temps à l'entrée 4a de ce discriminateur, c'est-à-dire à permettre de simuler une très grande plage de l'extérieur. La division de tension à l'entrée peut alors s'obtenir au moyen d'une résistance à semi-conducteur affectée d'une constante de temps et au moyen d'un rhéostat. Cette possibilité d'extension du circuit n'est pas représentée. Suivant une autre variante de réalisation, la tension aux entrées 4a et 4b peut être dirigée sur une micro- calculatrice et recevoir dans cette dernière d'autres infor- mations (par exemple la simulation d'une bilame à l'intérieur du circuit, une simulation de l'échauffement du moteur, etc.) afin de permettre de calculer l'instant de coupure du discri- minateur à fenêtre par des entrées de constantes de temps. Ce mode de réalisation n'est pas représenté non plus. Dans le mode de réalisation représenté, les secondaires des transformateurs d'intensité 2a, 2b, 2c consistent en bobines à grandere5sistance ohmique chargées en tension. 6 2459567 REVENDICATIONS 1. Relais électronique à maximum d'intensité, caractérisé en ce que des transformateurs d'intensité (2a, 2b, 2c) sont destinés à détecter les courants de charge de plusieurs phases (R, S, T) d'un appareillage utilisateur (1), ces courants détectés sont dirigés après redressement sous forme d'une tension retardée à l'entrée (4a) d'un discrimina- teur à fenêtre (4), un diviseur de tension (R5, R6, R7) est branché à une sortie en tension constante (4d) du discrimina- teur à fenêtre (4) de manière que ses tensions partielles soient dirigées sur l'entrée à seuil supérieur (4c) et l'entrée à seuil inférieur (4b) d'intensité du discriminateur à fenêtre, une sortie à seuil supérieur d'intensité (4g) du discriminateur à fenêtre attaque un relais amplificateur (15) et les sorties {4e, 4f, 4g) du discriminateur à fenêtre (4) sont connectées à la tension d'alimentation (UB) par l'intermé- diaire d'éléments d'affichage (LD12, LD13, LD14). 2. Relais à maximum d'intensité selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les secondaires des transfor- mateurs d'intensité (2a, 2b, 2c) consistent en bobines à grande résistance ohmique chargées en tension. 3. Relais à maximum d'intensité selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce qu'un transformateur complémen- taire (2b), qui est branché sur une phase (T) de l'appareillage utilisateur (1), est destiné à produire la tension d'alimentation (UB) du relais à maximum d'intensité. 4. Relais à maximum d'intensité selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce qu'un circuit RC (R8, R9, Cll) produit le retard de la tension d'entrée (4a) du discrimina- teur à fenêtre (4), l'une des résistances (R8) étant un rhéostat de charge. 5. Relais à maximum d'intensité selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les résistances du diviseur de tension (R6, R7) monté sur les entrées (4c, 4b) du discriminateur à fenêtre (4) autorisent le réglage d'un rapport arbitraire de tension entre l'entrée à seuil inférieur (4b) et l'entrée à seuil supérieur (4c) d'intensité. 7 2459567 6. Relais à maximum d'intensité selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que l'une des résistances du diviseur de tension (R5) est un rhéostat et délivre un niveau de tension qui diffère de celui de l'entrée (4a). 7. Relais à maximum d'intensité selon l'une des revendications 1 et 6, caractérisé en ce que le rhéostat du diviseur de tension (R5) est un potentiomètre à graduation de réglage à lecture à échelle serrée. 8. Relais à maximum d'intensité selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le relais amplificateur (15) est attaquable sélectivement par toutes les sorties (4e, 4f, 4g) du discriminateur à fenêtre (4). 9. Relais à maximum d'intensité selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce qu'un oscillateur commandé en tension et en aval duquel sont montés des compteurs et des diviseurs de tension commutables produit le retard de la tension d'entrée. 10. Relais à maximum d'intensité selon la reven- dication 1, caractérisé en ce qu'une micro-calculatrice produit le retard de la tension d'entrée.