Brevet FR2643518A1 — publié le 19900824

- 1 - APPAREIL COMPOSABLE DE PROTECTION ET DE COMMANDE POUR MOTEUR. La présente invention concerne un appareil composable de protection et de commande pour moteur, comportant un ensem- ble de puissance et un module de contrôle interchangeable associé audit ensemble. Les appareils de protection et de commande pour moteurs tels que les démarreurs ou démarreurs-ralentisseurs, associés ou non à des dispositifs de protection thermique, comprennent généralement dans une enveloppe: des interrupteurs statiques de puissance qui commandent l'établissement et l'interruption des courants de phase du moteur, - des capteurs de courant associés à au moins l'une des phases à commander, - un circuit de contrôle assurant l'allumage - et, le cas échéant, l'extinction - des interrupteurs de puissance en fonction d'un ordre de marche ou d'arrêt, provenant par exemple d'une commande normale ou d'une commande d'ouver- ture consécutive à un défaut électrique constaté notamment à partir des informations d'intensité délivrées par les capteurs de courant. - 2- De tels appareils sont calibrés pour être associés à des moteurs de puissance déterminée. Pour proposer une gamme d'appareils associables à un large éventail de moteurs, le fabricant de ces appareils doit scinder sa gamme en plu- sieurs calibres, ce qui nécessite le montage et l'assemblage d'autant d'appareils distincts. L'invention a pour but de simplifier la fabrication, le stockage et la maintenance d'appareils de protection et de commande pour moteurs du type précédemment décrit par le recours à un module de contrôle commun aux appareils de divers calibres d'une gamme et par un agencement approprié du module de contrôle et deskdivers ensembles de puissance auxquels il est accouplable. Selon l'invention, l'appareil décrit comprend: - un ensemble de puissance comportant une enveloppe et, dans celle-ci, des interrupteurs de puissance semi-conducteurs commandant l'établissement et l'interruption des courants de phase, ainsi que des capteurs de courant associés à tout ou partie des phases à commander et à protéger, et - un module de contrôle commun aux appareils de divers calibres d'une gamme et susceptible d'être fixé, de maniè- re amovible, à l'enveloppe de l'ensemble de puissance, le module de contrôle étant alors relié aux capteurs de courant et aux interrupteurs de puissance et comprenant une logique qui gère notamment la commande des semi- conducteurs de puissance, cette logique étant susceptible d'être reliée, via un convertisseur analogique-numérique, à un organe de calibrage propre à l'ensemble de puissance pour identifier le calibre de celui-ci, et étant agencée pour lire la valeur de l'organe de calibrage et, en fonc- tion de la valeur lue, sélectionner les caractéristiques d'exploitation de l'appareil correspondant au calibre de l'ensemble de puissance. -3- La fabrication, le stockage et la maintenance des différents appareils d'une même gamme sont donc simplifiés puisqu'un même module de contrôle est accouplable aux différents ensembles de puissance de la gamme. Le module de contrôle comporte avantageusement pour logique un microprocesseur qui présente une mémoire morte comprenant une table des caractéristiques d'exploitation de l'appa- reil. L'organe de calibrage comprend, de préférence, une résistan- ce de calibrage à fonction d'identification. Il peut compor- ter, en outre, une résistance sur la liaison entre les capteurs de courant et le convertisseur analogique-numéri- que, ainsi qu'une résistance associée à un organe de sauve- garde d'image thermique. D'autres caractéristiques, ainsi que les avantages de l'invention, apparaitront clairement à la lecture de la description ci-après. Aux dessins annexés: La figure 1 illustre schématiquement un appareil composable de commande et de protection pour moteur selon l'invention; La figure 2 montre schématiquement, et de manière plus détaillée, l'appareil de la figure 1. L'appareil représenté sur la figure 1 est un démarreur- ralentisseur progressif pour moteur asynchrone triphasé. Il - pourrait également s'agir d'un autre appareil chargé de gérer la commande et la protection d'une charge mono- ou polyphasée. L'appareil comprend un ensemble de puissance 10 et un module de contrôle 20. L'ensemble de puissance présente une enve- -4- loppe 11 sur ou dans laquelle est fixée, de manière amovi- ble, une enveloppe 21 du module de contrôle. Celui-ci est un dispositif standard commun aux appareils de divers calibres - par exemple pour des moteurs de quelques kilowatts à quelques dizaines de kilowatts - d'une même gamme. L'enveloppe 11 loge un ensemble d'interrupteurs statiques 12 raccordés, d'une part, à des bornes de réseau Ll, L2, L3 et, d'autre part, à des bornes de charge U, V, W pour établir et interrompre les chemins de courant correspondants L1U, L2V, L3W en fonction des signaux générés par un microprocesseur 22 situé dans le module de contrôle. L'enveloppe 11 loge également un organe analogique de cali- brage 13 raccordé à des entrées 23 de conversion analogique- numérique du microprocesseur par l'intermédiaire d'un interface de traitement et/ou d'adaptation 24. La liaison entre l'organe de calibrage 13 et le microprocesseur peut, bien sûr, s'effectuer via un convertisseur analogique-numé- rique distinct du microprocesseur. L'organe de calibrage 13 est relié à des capteurs de courant usuels 14 délivrant des signaux représentatifs de l'intensi- té dans au moins un conducteur de phase, présentement dans deux conducteurs de phase. L'enveloppe 11 loge, de plus, une alimentation 15 prévue pour alimenter les organes du module de contrôle. Le module de contrôle 20 comprend, outre le microprocesseur 22 et l'interface 24, un circuit 25 de commande pour les interrupteurs statiques de l'ensemble 12. Dans le présent mode de réalisation, les interrupteurs sont des thyristors dont le circuit de commande 25 est géré par le microproces- seur 22 pour permettre en particulier un démarrage et un ralentissement progressifs du moteur, notamment en fonction de rampes d'accélération et de décélération souhaitées. - 5 - Le module de contrôle 20 comporte un ensemble de dialogue 26 muni d'éléments d'entrée, de sortie et de signalisation de préférence visibles et/ou accessibles sur une face avant 27 de l'enveloppe 21. Le microprocesseur 22 est relié par des conducteurs et des moyens de connexion appropriés à l'organe de calibrage 13 via l'interface 24, ainsi qu'au circuit de commande 25 et à l'ensemble de dialogue 26, et il est agencé de manière à lire la valeur d'au moins un élément de cali- brage contenu dans l'organe 13 et, en fonction de la valeur lue, choisir dans une table 28 (figure 2), par exemple dans une mémoire morte, des caractéristiques d'exploitation de l'appareil correspondant au calibre de l'ensemble de puis- sance 10. La figure 2 explicite plus particulièrement l'organe de calibrage 13. Cet organe comprend trois éléments de calibra- ge constitués très simplement par des résistances respecti- ves Rl, R2 et R3. La résistance de calibrage Rl est montée en pont avec une résistance fixe R4 reliée à un potentiel V+ et située dans l'interface 24 de manière à délivrer à une entrée de conver- sion analogique-numérique 23-1 du microprocesseur un signal analogique d'identification du calibre de l'ensemble de puissance 10. La résistance de calibrage R2 est reliée à un organe de mémorisation 24a de l'état thermique du moteur, par exemple du type décrit dans le brevet FR - 2 586 489, de manière à mémoriser cet état thermique et à le restituer à une entrée A/N 23-2 du microprocesseur sur requête de celuici, par exemple lors d'un rétablissement d'alimentation survenant après une coupure d'alimentation des phases du moteur. La résistance R2 permet ainsi de fixer une constante de temps simulant, de manière suffisamment approchée, celle de refroidissement d'un moteur de calibre corrélatif. -6- La résistance de calibrage R3 est située dans un circuit d'adaptation 16 comprenant un redresseur 16a auquel sont raccordés les capteurs de courant 14 pour transmettre à un circuit de filtrage et d'amplification 24b prévu dans l'interface 24, une valeur compatible avec une entrée A/N respective 23-3 du microprocesseur, quel que soit le calibre de l'ensemble de puissance 10. De plus, le circuit de commande 25 se compose de circuits allumeurs 25a et de circuits de synchronisation 25b associés aux thyristors de l'ensemble 12. L'ensemble de dialogue 26 comprend, plus précisément, un organe de commande isolée 30, une plaquette amovible de réglage 31, des diodes électroluminescentes de signalisa- tion 32 et des organes de sortie à relais 33, ces divers éléments étant reliés au microprocesseur 22. -7- Revendications 1. Appareil composable de protection et de commande pour moteur, caractérisé par: - un ensemble de puissance (10) comportant une enveloppe (11) et, dans celle-ci, des interrupteurs de puissance semi-conducteurs (12) commandant l'établissement et l'interruption des courants de phase, ainsi que des capteurs de courant (14) associés à tout ou partie des phases à commander et à protéger, et - un module de contrôle (20) commun aux appareils de divers calibres d'une gamme et susceptible d'être fixé, de maniè- re amovible, à l'enveloppe (11) de l'ensemble de puissan- ce, le module de contrôle étant alors relié aux capteurs de courant et aux interrupteurs de puissance et comprenant une logique (22) qui gère notamment la commande des semi- conducteurs de puissance, cette logique (22) étant suscep- tible d'être reliée, via un convertisseur analogique- numérique, à un organe de calibrage (13) propre à l'ensem- ble de puissance (10) pour identifier le calibre de celui- ci, et étant agencée pour lire la valeur de l'organe de calibrage (13) et, en fonction de la valeur lue, sélec- tionner les caractéristiques d'exploitation de l'appareil correspondant au calibre de l'ensemble de puissance. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la logique (22) du module de contrôle (20) est un microprocesseur qui présente une mémoire morte comprenant une table (28) des caractéristiques d'exploita- tion de l'appareil. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de calibrage comprend une résistance (R1). - 8 - 4. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les capteurs de courant (14) propres à l'ensemble de puissance (10) sont reliés au convertisseur analogique-numérique du module de contrôle (20) par un circuit d'adaptation (16) propre à l'ensemble de puissance et muni d'un élément de calibrage tel qu'une résistance (R3). 5. Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un élément de calibrage tel qu'une résistance (R2) propre à l'ensemble de puissance (10) est relié à un organe de sauvegarde d'image thermique (24a) situé dans le module de contrôle (20) et géré par la logique (22).