Brevet FR2605466A1 — publié le 19880422

DISPOSITIF DE SURVEILLANCE DE MOTEUR ELECTRIQUE La présente invention concerne un dispositif de surveillance du fonctionnement d'un moteur électrique, en particulier pour un groupe motopompe, comportant un détecteur de la température des bobinages de ce moteur apte i se déclencher en cas de dépassement par au moins une partie de ces bobinages d'une température prédéterminée. De tels dispositifs de surveillance sont bien connus et utilises dans les installations fonctionnant automatiquement et en continu pendant de longues périodes. Le déclenchement du détecteur de tempéra- ture émet un signal d'alerte et est en géneral couplé à un système d'arrêt qui coupe la tension d'alimentation du moteur électrique lorsque la température des bobinages de ce dernier est trop élevee, en protégeant ainsi les bobinages et le moteur d'une dégradation irréversible en cas d'échauffement croissant du moteur. Ce mode de protection contre la surchauffe des bobinages permet dans le cas des pompes de circulation entraînées par moteur électrique tels que les circulateurs de chauffage équipés de moteurs ? rotor noyé, de se protéger également contre une surchauffe du liquide véhiculg par la pompe, car la température des bobinages du moteur est liee directement à la température du fluide vÉhiculé qui circule au voisinage immédiat de ce bobinage. Le besoin s'est exprime récemment de fournir une ou plusieurs indications à distance (tWléindications) de la marche des moteurs électriques, en particulier de ceux entrainant des pompes de circulation de fluide de chauffage, pour s'assurer à distance de la bonne marche du moteur électrique. Ces indications concernent notamment: - la présence ou l'absence d'une tension d'alimentation correcte sur les bobinages du moteur, - la rotation effective du moteur, - la température des bobinages du moteur qui, comme on l'a déjà mentionné, permet de surveiller 2 la fois l'échauffement des bobinages et une surchauffe du fluide de chauffage. L'établissement des circuits de télésurveillance entre les équipements à -2 2605466 surveiller et une unité centrale de surveillance et d'analyse équipée par exemple d'ordinateurs et de moyens d'enregistrement exige l'instal- lation de nombreux relais et/ou interfaces passant parfois par des lignes téléphoniques publiques. Ces complications conduisent à prévoir un coût d'établissement élevé pour chaque indication à transmettre, ce qui oblige l'exploitant e se limiter souvent à une seule indication dans l'installation de télésurveillance. Un des buts de la présente invention est précisément de permettre e un exploitant de moteur électrique utilisant la télsurveillance, de bénéficier sur une ligne unique, d'une information d'alerte sur la température des bobinages du moteur électrique et en même temps d'une information d'alerte sur la tension d'alimentation de ce moteur. A cet effet, le détecteur de température est relié à un organe de surveillance via un circuit de prélèvement de la tension d'alimentation du moteur, apte à délivrer È l'organe de surveillance un signal de marche sous la forme d'un signal de tension ou un signal d'alerte sous la forme d'un signal d'absence de tension à partir du déclenchement du détecteur de température ou de la disparition de la tension d'alimenta- tion du moteur. Le circuit de prélèvement de tension comporte en général des moyens de commutation fonctionnant par tout ou rien et aptes à délivrer un signal dérivé de la tension d'alimentation du moteur prélevée et à interrompre la délivrance dudit signal lorsque le détecteur de tempéra- ture a détecte une température des bobinages supérieure à ladite limité prédéterminée, l'interruption du signal dérivé constituant le signal d'alerte. Le circuit de prélèvement peut délivrer à l'organe de surveil- lance la totalité de la tension d'alimentation du moteur, prélevée sur une phase ou entre deux phases du réseau d'alimentation. Le circuit de prélèvement peut comporter un pont diviseur de tension délivrant un signal e une tension inférieure ou égale à la tension d'alimentation du moteur relevéee. Il est ainsi par exemple possible de transformer du 380 V triphase un signal logique transmis en 220 V monophasé. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le signal de marche et le signal d'alerte sont transmis simultanément à un organe local de protection apte à déclencher la coupure de l'alimentation électrique du moteur en cas de présence du signal d'alerte et à un organe de relais de télétransmission des signaux à au moins un poste de 3 2605466 télésurveillance. Selon encore un autre mode de réalisation du dispositif de surveillance du moteur électrique, le dispositif comporte un détecteur de rotation du moteur qui adresse un signal de marche ou d'arrêt du moteur à un circuit logique d'alerte et de protection moteur recevant par ailleurs le signal en provenance du circuit de prélèvement de tension, ledit circuit logique étant apte, en cas de présence simultanée du signal d'arrêt du moteur et du signal de tension en provenance du circuit de prélèvement de tension, à adresser à au moins un organe de surveillance et/ou de sécurité le signal "moteur arrêté sous tension". Le signal d'alerte peut être transmis au réseau de télésurveillance à ligne unique sous la forme d'un signal de disparition de tension. La disparition du signal de tension est confirmée par le déclenchement d'un disjoncteur temporisé de protection du moteur, ce disjoncteur ne se déclenchant qu'après la persistance du signal "moteur arrête sous tension" pendant une durée prédéterminée, bien discriminée du démarrage normal du moteur. D'autres buts, avantages et caractéristiques apparaitront i la lecture de la description d'un mode de réalisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé o: - La figure 1 représente schématiquement un dispositif de surveil- lance selon l'invention d'un moteur électrique d'entrainement de pompe de circulation de fluide de chauffage; - La figure 2 représente schématiquement un circuit de surveillance et d'alerte de moteur Alectrique dans une version équipée de modules électroniques intégrés. On a représenté sur la figure 1 un moteur électrique d'entraîne- ment de pompe qui comporte à l'intérieur de sa carcasse 1 un stator à bobinages triphasés 2, 3, 4 couplés ici en étoile et reliés à l'intérieur de la carcasse 1 ou du boîtier de carcasse A un bottier manuel 5 de distribution et de couplage A Y et éventuellement de réglage de vitesse. Ce bottier 5 est connecté au réseau électrique d'alimentation soit via une armoire de commande manuelle et de protection 6, soit via une armoire de commande par télésurveillance (télécommande) 7. Le boîtier 5 présente des prises de pontage 9 et des liaisons par fils 10 le reliant aux phases d'alimentation et à un indicateur 11 de rotation et de sens de rotation (sur la figure on a représenté seulement le détecteur de sens de rotation par repérage de l'ordre de succession des phases). Le dispositif de surveillance du moteur comporte, à l'intérieur de la carcasse 1, un détecteur 12 de la température des bobinages du moteur électrique 1. Ce détecteur, vendu sous la dénomination commerciale de "Klixon" dans la version utilisée, est logé dans au moins une tête de bobinage électrique ou "chignon" et est susceptible, en cas de dépas- sement d'une température limite prédéterminée de la tête de bobinage, d'établir ou de couper un contact électrique à l'aide d'un interrupteur de ligne de phase 23 qui'peut lui être intégré. On choisit par exemple, dans le mode de réalisation représente, un détecteur de température capable, en cas de dépassement de la température, de couper le circuit du signal de tension transmettant la tension entre les phases des bobinages 3 et 4. La liaison avec l'extérieur des équipements portés à l'intérieur de la carcasse 1 du moteur de pompe est réalisée via une ligne de bornes de connexion repérées a à f, les bornes a, b, c étant destinées à recevoir les phases du réseau triphasé d'alimentation de puissance. Les bornes de connexion d et e reçoivent les prises entre les bobinages de phase 3 et 4 destinées ? prélever, via le détecteur de température 12, le signal de tension de surveillance de température. Avant son arrivée aux bornes d et e, un signal à tension trop élevée (par exemple 380 V entre phases) peut être transmis à un diviseur de tension 13 pour constituer par exemple un signal monophasé, signal dérivé en 220 V monophasé. Le signal ainsi fourni par un circuit de prélèvement de tension est adressé à un relais ou interface de télésur- veillance 14 alimenté par un coffret de réseau 8 et comportant par exemple un module du type de celui vendu sous la dénomination commerciale "MODEM". Le relais ou interface,14 transmet le signal via les lignes tAléphoniques publiques 15 à une centrale de télésurveillance 16 compor- tant par exemple des voyants 17, un ordinateur de gestion et de surveil- lance (non représenté) et une imprimante ou autre moyen de mémorisa- tion 18 des défauts et de l'heure à laquelle ils sont survenus. Le signal de tension représentant l'alerte de température moteur est transmis par une ligne 19 a un relais 20 de disjoncteur de l'armoire de commande manuelle 6, de manière à faire disjoncter les contacts tripha- sés 21 et à couper ainsi l'alimentation e partir du réseau en cas de surchauffe du détecteur de température 12. L'armoire de télécommande 7a de l'armoire 7 est en plus reliée par une ligne 22 au relais 14 pour recevoir, éventuellement depuis la centrale de télésurveillance 16, un ordre d'arrêt ou de remise en marche. - 2605466 Des bornes supplémentaires g, h, i sont prôvues sur la carcasse 1 pour brancher entre g et h un circuit 24 de visualisation de défaut pique sur le circuit d'alerte de température du bobinage contrôl1e par le detrcteuir 12. Ces bnrnes srp!mentaires permettent de brancher entre h et i un circuit 25 de visualisation de la tension d'alimentation moteur. Une borne supplémentaire j sur la carcasse permet de relier l'indicateur de rotation 1] à un circuit logique 6 (circuit ET) oui reçoit îgalement le signal de tension adressé au relais 14 à partir des 1 bornes e et d. Le circuit logique 26 monté en option l'extérieur de la carcasse I permet de sortir (et d'adresser eventuellement en télésurveil- lance) l'indication "moteur bloqut sous tension" lorsqu'il reçoit simultanement le signal d'arrêt moteur dMlivré par l'indicateur 11 et le signal de tension (marche sans défaut) adressé au relais 14, partir des bornes e et d. Le fonctionnement du dispositif de surveillance et de talesurveil- lance va maintenant être explicité. L.orsque le moteur fonctionne norma- lement, le détecteur de température 12 n'est pas excite et le signal de tension est adressé via l'interrupteur de ligne de phase 23 au relais 14 2 qui le transmet téléphoniquement; la centrale de telisurveillance 16 qui affiche sur le voyant 17 un signal vert de bonne marche. Si un échauffement anormal se manifeste sur les bobinages 2, 3, 4 du moteur, le détecteur de température 12 est déclenché ce qui ouvre l'interrupteur de ligne 23 et interrompt le signal de tension adressé au relais]e qui transmet l'indication de défaut & la centrale 16 d'o il est visualisé sur un "oyant 17 et inscrit sur l'imprimante 18. L'indication de dOfaut de température est transmise sur la ligne 19 qui fait disjoncter par le relais 20 l'armoire de commande 6. L'alimentation du moteur est couple et la pompe entraînTe par le moteur s'arrête. Le personnel de telésurveil- lance à la centrale 16 peut drcider, après un certain temps d'arrêt, d'adresser par la ligne 22 un ordre de réenclenchement par télécommande (armoire 7a' à l'armoire de commande 7. Si le moteur redémarre correc- tement après refroidissement de ses bobinages, le voyant 17 correspondant affiche à nouveau une indication de marche. Il est également possible qu'à la remise en route du moteur électrique, celui-ci soit mis sous tension mais ne démarre pas car son rotor s'est bloqué au cours du refroidissement (ou pour toute autre cause). Les bobinages moteur n'étant pas encore échauffés, le détecteur de température 12 n'est pas excité et l'interrupteur de ligne 23 est 6 2605466 ferma et le relais 14 reçoit ainsi un signal de tension correct. Le circuit logique 26 permet de repérer l'incident "rotor bloqua sous tension" qui risque de dégrader les bobinages stator avant que le détecteur de température 1? ne se déclenche pour faire couper l'alimenta- tion moteur. Si au cours de la marche normale de la pompe, la tension du réseau disparait, le relais 14 reçoit aussitôt un signal d'incident car la tension de signalisation disparait également entre les bornes e et d. Le relais téléphonique 14 à alimentation indépendante (batteries) continue A transmettre le signal d'alerte ou de défaut, ou bien selon un montage de sécurité la disparition du signal téléphonique déclenche l'alerte. Sand changer le principe et le système de surveillance selon l'invention le moteur asynchrone i bobinages triphasé représenté à la figure 1 peut être remplace par un moteur asynchrone monophasé dont la phase auxiliaire est reliée à un condensateur extérieur. Le moteur électrique à détection de défaut représenté A la figure 2 comporte, A l'intérieur de sa carcasse 1 raccordée par les mêmes bornes standard a à f, les eléments dejà rencontres sur le moteur représentA à la figure 1: un stator de moteur électrique avec ses bobinages non représentes, un détecteur 12 de température stator et un boitier de distribution 5. Selon ce mode de réalisation du moteur électrique, on prévoit en plus à. l'intérieur de la carcasse 1 ou du boîtier de carcasse des modules électroniques de contrôle et de visualisation compacts et installés à la demande pour repérer et visualiser: - en 27, la rotation et le sens de rotation du rotor, - en 28 ou 29, la tension d'alimentation (triphasé 220-380 V, monophasé), - en 30, l'existence d'un défaut de marche via un relais de maintien de l'alimentation électrique, - en 31, la sélection du mode de détection: la tension utilisée, la mise en oeuvre du diviseur de tension, le mode de transmission par signal de tension ou par absence de tension. Les bornes a P f étant identiques celles dela figure 1, la car- casse 1 de moteur représentée à la figure 2 peut se monter en lieu et place de la carcasse 1 représentée A la figure 1 pour être reliée à un circuit externe de détection et de télésurveillance identique à celui de cette figure 1. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation drcrits et représentes, mais elle est susceptible de nombreu- ses variantes accessibles l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. 8 2605466 REVENDICATIONS 1.- Dispositif de surveillance du fonctionnement d'un moteur Alectrique, en particulier pour un groupe motopompe, comportant un détecteur de la température du bobinage de ce moteur, apte à se declen- cher en cas de dépassement par au moins une partie de ce bobinage d'une temperature prédétermin$e, caractérise en ce que le détecteur de tempe- rature (12) est relie e Un organe de surveillance (14, 15, 16) via un circuit (e,d) de prélèvement de la tension d'alimentation du moteur, apte e delivrer e l'organe de surveillance un signal de marche sous la forme d'un signal de tension ou un signal d'alerte sous la forme d'un signal d'absence de tension i partir du déclenchement du détecteur de température ou de la disparition de la tension d'alimentation du moteur. 2.- Dispositif selon la revendication 1 caractérise en ce que le circuit de prélèvement de tension (e,dl comporte des moyens de commuta- tion (23 fonctionnant par tout ou rien et aptes e délivrer in signal dérive de la tension d'alimentation prelevAe et à interrompre la dAlivran- ce dudit signal lorsque le détecteur de température (127 a détecta une température de bobinage supérieure P ladite limite prédéterminée, l'interruption du signal dérive de la tension prélevée constituant le signal d'alerte. 3.- Dispositif selon la revendication 2 caractérise en ce que le circuit de prêl1vement (e,d) est apte délivrer à l'organe de surveil- lance (14, 15, 16) la totalité de la tension d'alimentation du moteur prelevee sur une phase ou entre deux phases (3,4) du réseau d'alimenta- tion. 4.- Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que le circuit de pr'lèvement (e,d' comporte un pont diviseur de tension (13) délivrant une tension inférieure P la tension d'alimentation du moteur relevée. 5.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le signal de marche et le signal d'alerte sont transmis simultanément à un organe local de protection (20,21) apte à déclencher la coupure de l'alimentation électrique du moteur en cas de présence du signal d'alerte et e un organe relais (14) de télétransmission des signaux ? au moins un poste de tlésurveillance (161. 6.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisA en ce qu'il comporte un détecteur (21) de rotation du moteur qui adresse un signal de marche ou d'arrêt du moteur à un circuit logique (26) 9 2605466 d'alerte et de protection moteur recevant par ailleurs le signal en provenance du circuit de prélèvement de tension, ledit circuit logi- que (26) Atant apte, en cas de présence simultanée du signal d'arrêt du moteur et du signal de tension en provenance du circuit de prélèvement de tension, à adresser à au moins un organe de surveillance (16) et/ou de stcuritF (20,21) le signal "moteur arrêtA sous tension".