Brevet FR2642178A1 — publié le 19900727

CONTROLEUR D'ISOLEMENT POt'R MOTEUR ELECTRIQUE L'invention est relative à un Contrôleur d'isolement pour un moteur électrique alimente par un réseau alternatif, et comprenant: - une borne d'essai connectée en permanence par une liaison électrique â une borne d'alimentation du moteur, - un circuit d'injection élaborant un signal de mesure représentatif de la résistance d' isolement du moteur par rapport à la terre, - uncircuit électronlque 26 de surveillance et de traitement ayant un premier amplificateur différentiel de mesure pour comparer ledit signal de mesure à un seuil de référence prédétermine, - et un relais de déclenchement coopérant avec un contact de commande pour interdire l'enclenchement du moteur lorsque le niveau d'isolement est insuffisant après dépassement du seuil de référence par ledit signal. Un tel dispositif de surveillnce des défaillances d'isolement d'un moteur à courant alternatif est décrit dans le brevet USA 3.656.136. Le moteur est alimenté par l'intermédiaire d'un interrupteur principal connecté en série dans le réseau avec un interrupteur auxiliaire, lequel est commandé par un relais du contrôleur d'isolement. Un tel dispositif est compliqué et onéreux, et en cas de fermeture de l'interrupteur principal; le contrôleur n'est pas protégé par rapport au réseau. L'objet de l'invention onsiste à améliorer la protection d'un contrôleur d'isolerent connecté à demeure au réseau. Selon l'invention, le contrôleur est équipé détecteur de présence ae tension connecté électriquement à la borne d'essai pour inhiber le déclenchement du relais lorsque le moteur se trouve en service. Le contrôleur d'isolement reste branché en permanence au moteur, et est exclusivement opérationnel lorsque le moteur est hors service. Le détecteur comporte un dispositif redresseur relié à un coupleur optoélectronique susceptible d'engendrer l'émission d'un signal de verrouillage vers le circuit électronique lors de l'apparition d'une tension alternative à la borne d'essai. Le circuit électronique comporte un deuxième amplificateur différentiel de commutation ayant une entrée pilotée à la fois par ledit signal de verrouillage, et par le signal de sortie du premier amplificateur différentiel de mesure. En présence du signal de verrouillage, le deuxième amplificateur différentiel de commutation n'agit pas sur le relais, indépendamment de l'état du premier amplificateur différentiel de mesure. Le circuit électronique comprend un troisième amplificateur différentiel de neutralisation, ayant une entrée coopérant d'une part avec un circuit de temporisation, et d'autre part avec la sortie dudit détecteur, de manière à assurer un verrouillage automatIque du relais, respectivement dans l'étant transitoire de mise sous tension de l'alimentation du contrôleur, ou lorsque le moteur est en service. L'entrée du deu:-:ieme amplificateur différentiel de commutation est connectée par une liaison de neutralisation à la sortie du troisieme amplificateur différentiel, et a un sélecteur ayant i-ux pcs~t~ons ce ccm..m.ande, dont l'une actorise une neutralisation perr.nente du contrôleur signalée par un voyant. Un circuit test est associé au premier amplificateur différentiel de mesure pour simuler un nauvais isolement détecté par la commutation du relais. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schematique du circuit de commande du moteur équipé avec le contrôleur d'isolement; - la figure 2 montre le schéma électronique du contrôleur de la figure 1. Sur-la figure 1 un contrôleur d'isolement 10 est associé à un circuit de commande 11 comprenant un appareil électrique 12 Marche-Arrêtd'unmoteur14 électrique, lequel est alimenté, par des conducteurs actifs R,S,T d'un réseau 15 alternatif à basse tension. L'appareil électrique 12 peut être constitué par un contacteur ou un disjoncteur moteur ayant une bobine 16 ou un déclencheur pour piloter des contacts de puissance 18 insérés électriquement dans les conducteurs actifs R,S,T, de.manière à interrompre ou à établir le circuit d'alimentation du moteur 14. Le contrôleur d' isolement 1 0 est équipé de bornes d'alimentation 1 ,2 raccordées à une alimentation 20 extérieure, et d'une borne 5 d'essai branchée en permanence par une liaison électrique 22 à une borne 24 d'alimentation du moteur. Le contrôleur 10 comporte un dispositif électronique de surveillance 26 ayant une entrée connectée a la borne d'essai 5 et use sortie coopérant avec un relais 28 de déclenchement susceptible d'actionner un contact inverseur 30. Dans le circuit de commande 11, l'une des extrémités de la bobine 16 est reliée à l'alimentation 20, tandis que l'autre extrémité est connecte à la borne 7 en liaison électrique avec le contact inverseur 30 lorsque ce dernier se trouve en position inactive.Le plot fixe du contact '.nverseur 3.0 est branché à la borne 6, laquelle est reliée à kt source 20 c'alimentaticn pour compléter le circuit de commande 11. Lorsque le niveau d'isolement du moteur est insuffisant, le contact inverseur 30 est commuté vers la positIon active, en liaison avec la borne 8, de manière à ouvrir le circuit de commande 11 pour l'interdiction de la mise sous tension du moteur 14. La carcasse du moteur 14 et la borne 4 du controleur d'isolement 10 sont reliées à la terre. Sur la figure 2, le contrôleur d'isolement 10 comporte une source de courant continu 32 ayant un transformateur 34 abaisseur comprenant un enrouler'.'ert primaire 36 connecté aux bornes d'alimentation et 2, et un enroulement secondaire 38 branché à un pont recresseur 40. Le courant redressé issu du pont 40 est filtré par un condensateur 42 qui délivre une tension continue appliquée aux lignes 44,46 de polarités positive et négative. La lice 44 de polarité positive est connectée à la masse au potentiel de la terre, tout comme la borne 4. La borne c essai 5 est reliée à la ligne 46 de polarité négative par un premier diviseur résistif 47 à résistances 48,50. Un premier amplificateur différentiel 52 de mesure comporte une entrée inverseuse connectée au point milieu 54 du premier diviseur r-;stif 47 à résistances 48,50, et une entrée non inverseuse branchée au point milieu 56 d'un deuxième diviseur résistif 58 ajustable. Ce dernier comporte une résistance 60 fixe reliée en série avec une résistance 62 variable entre les deux lignes 44,46. Le choix de la valeur de la résistance 62 permet d'ajuster la tension de référence du premier amplificateur différentiel 52, correspondant au seuil de déclenchement du relais 28. a sortie ou premier amplificateur différentiel 52 est reliée par une résistance 64 à une entrée inverseuse c un deuxième amplificateur dIfférentIel 66 ae commutation. L'entrée non inverseuse de ce dernier est connectée à un troisième diviseur résistif a à résistances 70,72. Le relais 28 de déclenchement est rele à la sortie du deuxième amplificateur différentiel 66 par un indicateur de déclenchement 74 constitué avantageusement par un voyant à diode électroluminescente, dont l'anode est raccordée à ladite sortie, et la cathode au relais 28. Le fonctionnement du contrôleur d'isolement 10 est le suivant: L'application par la source de courant 32 d1 une tension de mesure entre la borne 24 du moteur 14 et la terre, crée un courant de mesure dans les résistances d'isolement du moteur 14 Ce courant de mesure circule dans le premier diviseur résistif 47, et engendre au point milieu 54 un signal de c-ommande qui est l'image de l'isolement du moteur 14. En cas de mauvais isolement du mcteur 14, le signal de commande est supérieur à la tension de référence du point milieu 56. Le premier amplificateur différentiel 52 délivre alors un signal de sortie négatif agencé pour être inférieur au signal de référence fixé par le troisième diviseur résistif 68.Le deuxieme amplificateur différentiel 66 fournit alors un signal de sortie positif capable d'activer l'allumage de l'indicateur 74 et l'excitation du relais 28. La commutation du contact inverseur 30 vers la position active en liaison avec la borne 8, interrompt alors le-circuit de commande 11 et interdit toute mise sous tension du moteur 14. Lorsque l'isolement est correct, le signal de commande au point milieu 54 est inférieur au seuil de déclenchement fixé par la tension de référence au point .milieu 56. Le premier amplificateur différentiel 52 délivre un signal de sortie positif agencé pour être supérieur au signal de référence du deuxième amplificateur différentiel 66. L'émission par ce dernier d'un signal de sortie négatif empêche l'excitation du relais 28 grâce à la présence de la iode de l'indicateur 74. Le contact Inverseur 30 reste en position inactive de fermeture du circuit de commande 11, autorisant la mise sous tension du moteur 14, après l'essai d'isolement. Le voyant de l'indicatelr 74 reste eteint. Un circuit test 76 permet de vérifier le bon fonctionnement du contrôleur 10. Il comprend un bouton test 78 en série avec une résistance 80, l'ensemble étant connecté entre le point milieu 54 et la ligne 44. Un condensateur 82 est branché d'autre part entre le point milieu 54 et l'autre ligne 46 de polarité négative. L'actionnement du bouton test 78 simule un mauvais isolement, et la tension aux bornes du-condensateur 82 croît jusqu'à une certaine valeur supérieure à la tension de référence du premier amplificateur différentiel 52. Ce dernier coopère avec le deuxième amplificateur différentiel 66 pour provoquer l'allumage de l'indIcateur 74, et l'excitation du relais 28. Un trclsième amplIficateur différentiel 84 de neutralisation est utilisé pour assurer le verrouillage électrique automatique du contrôleur 10 dans ltétat transitoire ae mise sous tension des bornes 1,2 par la source d'alimentation 20. L'entrée inverseuse de l'amplificateur 84 est connectée à un point milieu 94 d'un circuit de temporisation 96 a résistance 98 et condensateur 100, branchés respectivement aux lignes 44 et 46. La sortie du troisième amplificateur 84 est reliée à l'anode d'une diode 102, dont la cathode-est connectée à l'entrée inverseuse du deuxième amplificateur différentiel 66 par une liaison de neutralisation 104.A la mise sous tension, la sortie du troisième amplificateur 84 délivre un signal positif de verrouillage transmis par les diodes 102,106 de la liaison de neutralisation 104 à l'entrée inverseuse au deuxième amplificateur 66. Ce dernier délivre un signal négatif qui interdit tout fonctionnement du relais 28, quel que soit l'état du premier amplificateur 52.Dès que la valeur de la tension croissante aux bornes du condensateur 100 dépasse la tension ce référence appliquée au point milieu 86 par le quatrième diviseur résistif 88, la sortie du troisième a:plif icateur 84 devisent négative en provoquant le déverrouillage du deuxième ampl ficateur 66 qul redevint opérationnel en fonction du signal délivré par le preux er amplificateur 52. Un sélecteur 108 en forme de cavalIer enfichable permet une neutralisation forcée permanente du contrôleur 10. Le sélecteur 108 est connecté entre la ligne 44 et.un point commun 110 de raccordement de la diode 102 à la liaison de neutralisation104. Un voyant 1 1 2 de neutralisation à diode électroluminescente est relié en série avec une résistance 1 1 4 entre le point commun 110 et la ligne 46. Lorsque le sélecteur 108 n'est pas enfiché, le voyant 112 est éteint, et le deuxième amplificateur 66 n'est pas verrouillé. Dans le cas contraire, I'enfichage du sélecteur 108 provoque en permanence la neutralisation du contrôleur 10. Le voyant 112 est alors allumé. Le contrôle d'isolement doit s' opérer exclusivement lorsque le moteur 14 est hors tension, c'est a dire l'appareil électrique 12 étant ouvert. Commue la borne d'essai 5 du contrôleur 10 est branché en permanence par la liaison électrique 22 à la borne 24 du moteur 14, il est impératif d'interdire le fonctionnement du contraleur à la fermeture de l'appareil électrique 1 2 lors de la mise sous tension du moteur 14.A cet effet, le dispositif électronique de surveillance 26 du contrôleur 10 est équipé d'un détecteur 118 de présence de tension destiné à interdire le déclenchement du relais 28 lors de l'apparition de la tension alternative sur la borne 24 d'alimentation du moteur .14. Le détecteur 118 comporte un pont redresseur 120 à diodes, relié du c8té alternatif au potentiel des bornes 4 et 5 par l'intermédiaire d'une résistance 122 et d'un condensateur 124. La sortie redressée du pont 120 est connectée par une résistance 126 à une diode émettrice 128 d'un coupleur optoélectronique 130. En présence d'une tension alternative, le pont 120 délivre un courant continu destiné à rendre conducteur le phototransistor 1 32 du coupleur 1 30. L'émetteur du phototransistor132est relié à la ligne 46, tandis que le collecteur est connecté par une résistance 134 au point commun 94. L'entrée inverseuse dW troisième amplificateur 84 de neutralisation est alors portée au potentiel de la ligne 46. La sorte de l'amplificateur 84 émet alors un signal positif de verrouillage vers le deuxième amplificateur 66 de commutation. Tout fonctionnement du relais 28 est alors inhibé. Le déverrouillage du deuxième.amplificateur 66 s'effectue automatiquement dès l'ouverture de l'appareil électrique 12, c'est à dire à la mise hors tension du moteur 14. Le phototransistor 132 est alors bloqué, et le troisième amplificateur 84 délivre un signal négatif arrêté par la diode 102. Le contrôleur 10 redevient alors opérationnel, si le séle-cteur 108 n'est pas enfiché. Selon une variante (non représentée), le détecteur 118 de présence de tension Pourrait coopérer avec tout autre moyen de neutralisation du contrôleur10, par exemple avec un commutateur statique d'établissement cu d'interruption de l'alimentation aux bornes -1 et 2. Le contrôleur 10 peut encore comporter un relais d'alarme (non représenté) coopérant avec le relais de déclenchement 28 pour constituer deux niveaux d protection: - une fonction de signalisation par le relais d'alarme lorsque l'isolement atteint un premier seuil, par exemple 1000 Kohms, - une deuxième fonction d'interdiction d'enclenchement de l'appareil électrique 12 lorsque isolement atteint un second seuil, par exemple 500 Kohms. Le contrôleur 10 est applicable à tout type de régime de neutre, notamment TS,TT et IT. REVE:DDICrTION7S 1 . Contrôleur d'isolement pour un moteur électrique alimenté par un réseau alternatif (15), et comprenant: - une borne d'essai (5) connectée en permanence par une liaison électrique (22)-à une borne (24) d'alimentation du moteur (14), - un circuit d'injection élaborant un signal de mesure représentatif de la résistance d'isolement du moteur (14) par rapport à la terre, - un circuit électronique (26) de surveillance et de traitement ayant un premier amplificateur différentiel (52) de mesure pour comparer ledit signal de mesure à un seuil de référence prédéterminé, - et un relais (28) de déclenchement coopérant avec un contact (30) de commande pour interdire l'enclenchement du moteur (14) lorsque le niveau d'isolement est insuffisant après dépassement du seuil de référence par ledit signal, caractérisé en ce que le contrôleur (10) est équipé d'un détecteur (118) de présence de tension connecté électriquement à la borne d'essai (5) pour inhiber le déclenchement du relais (28) lorsque le moteur (1 4) se trouve en service. 2. Contrôleur d'isolement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur (118) comporte un dispositif redresseur (120) relié à un coupleur optoélectronique (130 > susceptible d'engendrer l'émission d'un signal de verrouillage vers le circuit électronique (26), lors de l'apparition-d'une tension alternative à la borne d'essai (5). 3. Contrôleur d'isolement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit électronique (26) comporte un deuxième amplificateur différentiel (66) de commutation ayant une entrée pilotée à la f is par ledit signal de verrouillage, et par le signal de sortie du premier amplificateur différentiel (52) de mesure. 4. Contrôleur d'isolement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la sortie du deuxième amplificateur différentiel (66) de commutation est branché au relais (28) de déclenchement, lequel est en série avec un indicateur (74), notamment un voyant à diode électroluminescente. 5. Contrôleur d'isolement selon la revendication 3 ou 4,caractérisé en ce que le circuit électronique (26) comprend un troisième amplificateur différentiel (84) de neutralisation, ayant une entrée coopérant d'une part avec un circuit de temporisation (96), et d'autre part avec la sortie dudit détecteur (118), de manière à assurer un verrouillage automatique du relais (28), respectivement dans l'état transitoire de mise sous tension de l'alimentation du contrôleur (10), ou lorsque le moteur (14) est en service. 6. Contrôleur d'isolement selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'entrée du deuxième amplificateur différentiel (66) de commutation est connectée par une liaison de neutralisation (104) à la sortie du troisième amplificateur différentiel (84), et à un sélecteur (108) ayant deux positions de commande, dont l'une autorise une neutralisation permanente du contrôleur (10) signalée par un voyant (112). 7. Contrôleur d'isolement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le contact 30 du relais de déclenchement (28) est inséré électriquement dans- le circuit de commande 11 d un appareil électrique (12) marche-arrêt du moteur (14), et qu'une alimentation (20) est raccordée au circuit de commande (11) et au contrôleur (1 0). 8. Contrôleur d'isolement selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le coupleur optoélectronique (130) comporte une diode émettrice (128) en liaison électrique avec la sortie du dispositif redresseur (120), et coopérant avec un phototransistor (132) relié à ladite entrée du troisième amplificateur différentiel (84) de neutralisation. 9. Contrôleur d'isolement selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'entrée du premier amplificateur différentiel (52) de mesure recevant ledit signal de mesure d'isolement, coopere également avec un circuit test (76) comportant un bouton test (78) en série avec un circuit de temporisation à résistance ( & ) et condensateur (82), l'actionnement du bouton test (78) permettant de simuler un mauvais isolement détecté par la commutation du relais (28).