Brevet FR2782892A1 — publié le 20000310

L'invention concerne un automate pour un refroi- disseur de lait constitué d'une cuve, d'un groupe frigorifi- que, d'un agitateur et éventuellement d'un ensemble de lavage, entraînés par des moteurs électriques. Les commandes de refroidisseurs de lait sont des automates qui comportent un clavier, des moyens d'affichage des états de fonctionnement et qui gèrent le fonctionnement des refroidisseurs de lait à la ferme pour maintenir le lait dans les conditions de conservation prescrites. Pour cela ces automates agissent sur le compresseur du groupe frigorifique maintenant la température du lait dans la cuve en dessous d'un seuil donné, sur un agitateur qui brasse le lait dans la cuve pour l'homogénéiser en température et sur un ensemble de lavage assurant le lavage automatique de la cuve selon une succession d'opérations de lavage et de rinçage une fois la cuve vide et avant son nouveau remplissage (pour les refroi- disseurs équipés du lavage automatique). Les différents équipements sont entraînés par des moteurs électriques monophasés ou triphasés. Bien que la tension d'alimentation soit en théo- rie très stable, en pratique cela n'est pas toujours vérifié dans un réseau électrique rural. Or, les moteurs électriques doivent fonctionner à une tension proche de la tension nominale pour éviter de se détériorer rapidement. La présente invention a pour but de remédier à ce problème. A cet effet, la présente invention concerne un automate du type défini ci-dessus, caractérisé par un ensem- ble de protection des moteurs comprenant: - un détecteur de microcoupures, calibré pour un seuil de du- rée, émettant un signal de coupure pour des microcoupures dépassant la durée de calibrage, - un détecteur de fonctionnement normal, paramétré pour une tension normale bordée d'une variation autorisée, qui émet un signal d'autorisation si la tension détectée est com- prise dans la plage fixée, - un détecteur de tension anormale, paramétré pour une durée de temporisation et les plages de tensions situées juste au-dessus ou en dessous de la plage de la tension normale mais néanmoins compatibles avec le fonctionnement de l'automate, ce détecteur fournissant un signal de coupure si la tension d'alimentation est anormale pendant une durée minimale supérieure à la temporisation ainsi qu'un signal de commande pour mettre en oeuvre un moyen avertisseur, - un détecteur d'arrêt total, paramétré pour un seuil consti- tué par la limite inférieure du détecteur de tension anor- male, pour émettre un signal de coupure si la tension d'alimentation est inférieure ou égale au seuil, - un circuit d'alimentation branché entre le réseau d'alimentation et les moteurs à alimenter, pour autoriser l'alimentation ou la coupure suivant les signaux d'autorisation ou de coupure fournis par les détecteurs. L'automate selon l'invention permet de protéger efficacement tous les moteurs électriques entraînant les équipements du refroidisseur de lait, à savoir l'agitateur, le moteur du compresseur du groupe frigorifique, le ou les moteurs des ventilateurs de condenseurs et éventuellement le ou les moteurs des pompes de l'ensemble de lavage. Cette pro- tection consiste à détecter les variations de tension préju- diciables et à couper les moteurs lorsque la tension d'alimentation est trop basse ou trop haute. La surveillance se fait de manière sélective pour permettre à l'opérateur de connaître les motifs de l'arrêt de son installation. Si la tension est simplement insuffisante, ou trop élevée, mais néanmoins dangereuse pour la durée de vie des moteurs, cet état est signalé à l'opérateur. De ma- nière très simple, cet état est signalé par le clignotement de l'afficheur numérique de l'automate qui indique en général la température du lait dans la cuve. Il y a toujours une valeur lisible sur l'afficheur numérique, sauf lorsque l'automate, donc le re- froidisseur, est à l'arrêt. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses, dans le cas d'un réseau électrique européen monophasé, les différents seuils de contrôle et de fonctionnement sont choi- sis de la manière suivante: - la détection des microcoupures produira un si- gnal d'arrêt pour une microcoupure assez longue pour faire caler le compresseur du groupe frigorifique alors que les mi- crocoupures " normales ", d'une durée inférieure à cette du- rée, seront acceptées, - si la tension d'alimentation chute accidentel- lement en dessous d'un seuil qui est au maximum de (VO) 170V, l'automate sera arrêté et aucun signal avertisseur ne sera émis. Par contre, si la tension est supérieure à ce seuil in- férieur (VO) mais néanmoins inférieure à la limite inférieure d'autorisation de fonctionnement, égale à 200V, il y aura émission d'un signal avertisseur comme décrit ci-dessus, par l'intermédiaire de l'afficheur numérique et les moteurs ne sont pas autorisés à fonctionner. Il en est de même si la tension dépasse 250 V. - enfin, si la tension se situe dans la plage normale entre la tension maximale de 250V et la tension mini- maie de 200V, les moteurs seront autorisés à fonctionner. Dans le cas d'une alimentation par un réseau tri- phasé, l'automate contrôle une alimentation triphasée en dé- tectant chaque phase et un signal de coupure engendré pour une phase assure la coupure totale de l'alimentation. Il est également possible de contrôler une ali- mentation triphasée en détectant une seule phase et le signal de coupure engendré pour cette phase déclenche la coupure to- tale de l'alimentation. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans les- quels: - la figure 1 est un schéma d'ensemble du circuit de commande selon l'invention, - la figure 2 est un graphique donnant les diffé- rentes tensions de contrôle et de coupure. Selon la figure 1, l'invention concerne un auto- mate de refroidisseur de lait installé chez le producteur. Ce refroidisseur de lait est destiné à stocker, entre deux col- lectes, les quantités de lait provenant des traites intermé- diaires. Pour assurer la conservation du lait, le tank est équipé d'un agitateur (A) qui homogénéise le lait tant en composition qu'en température, d'un groupe frigorifique (C) maintenant le lait en dessous d'une limite de température fixée et, enfin, éventuellement un ensemble de lavage (L) destiné à rincer et laver la cuve après chaque collecte et avant tout nouveau remplissage. Il s'agit dans ce cas d'un fonctionnement cyclique avec mise en circulation d'un liquide de lavage tel que de l'eau avec des additifs, puis des cycles de rinçage. Ces différents équipements, tels que l'agitateur A, le groupe frigorifique C et l'ensemble de lavage L, com- portent des moteurs électriques assurant leur entraînement. La surveillance de tension ne concerne qu'une phase. Les moteurs triphasés sont relayés par un contacteur pour pouvoir utiliser une commande monophasée. On considère qu'il suffit de surveiller une phase, car on admet que les 3 phases ont les mêmes variations de tension. L'automate comprend les fonctions habituelles telles que l'afficheur AF affichant généralement la tempéra- ture intérieure de la cuve et les différents boutons de com- mande ou de réglage de température ou de durée de fonctionnement, ou plus généralement de paramétrage de l'installation. Il comprend également un premier détecteur Dl re- cevant la tension U du réseau et détectant les microcoupures pC. Ce détecteur est calibré pour une durée de microcoupure Atl. Toute microcoupure de durée inférieure à cette limite n'est pas détectée. Par contre, pour toute microcou- pure supérieure à cette durée Atl, le détecteur D1 émet un signal d'arrêt S et arme une temporisation anti-court cycle pour le redémarrage du groupe frigorifique en fin de coupure. L'automate comprend également un détecteur d'arrêt total D2 paramétré sur un seuil de tension V0 fixé par exemple à 170V. Si la tension U d'alimentation est supé- rieure à ce seuil V0, le détecteur D2 n'émet aucun signal. Par contre, si la tension U est inférieure ou égale à ce seuil V0, le détecteur D2 émet un signal d'arrêt S. L'automate comprend également un détecteur de tension anormale D3 paramétré sur une première plage de ten- sions bornée par la tension d'arrêt V0 et une limite supé- rieure Vm qui est la limite inférieure de la plage de fonctionnement normal et sur une deuxième plage de tension dont la limite inférieure VM est la limite supérieure de la plage de fonctionnement normal. Par exemple Vm est fixée à 200V et VM est fixée à 250 V. Ce détecteur D3 a une durée de temporisation At3. Si la tension U est comprise dans l'une des deux plages de ce détecteur D3 depuis une durée supérieure à At3, celui-ci émet un signal d'arrêt S ainsi qu'un signal de com- mande SC. Le signal de commande est appliqué à un moyen aver- tisseur, ici l'afficheur AF, dont il commande le clignotement lorsque la tension U vient dans l'une des deux plages du dé- tecteur D3. L'automate comprend également un détecteur de tension normale D4 paramétré sur la tension normale de fonc- tionnement VN bordée de chaque côté par une limite inférieure Vm et une limite supérieure VM. Ces deux limites correspon- dent à une variation autorisée entre Vm et VM qui est fixée par exemple à 50V. Si la tension U se trouve dans la plage du détec- teur D4, celui-ci émet un signal d'autorisation S. Les limites ou plages de tension surveillées par les détecteurs D2, D3 et D4 étant jointives, seul l'un des détecteurs est mis en oeuvre à la fois pour émettre un signal d'arrêt Sou d'autorisation S. Enfin l'automate comporte un circuit d'alimen- tation CA reliant le réseau schématisé par la tension U à des relais R20, R21, R22 associés respectivement aux moteurs de l'agitateur A du groupe frigorifique C ou des pompes de l'ensemble de lavage L. Ces relais R20, R21, R22 commutent l'alimentation U des différents moteurs A, C, L: - soit directement pour un moteur monophasé et dont l'intensité de démarrage est supportée par le relais, - soit par l'intermédiaire d'un contacteur de puissance monophasé ou triphasé si nécessaire. Le circuit d'alimentation CA est constitué à ti- tre d'exemple par deux relais RI0, Rll montés en série. Le relais R10 est normalement fermé et le relais Rtl normalement ouvert. Lorsque le circuit d'alimentation CA reçoit le signal d'arrêt S, il commande l'ouverture du relais R10 qui coupe ainsi l'alimentation des relais R20, R21, R22 interrompant à leur tour l'alimentation des moteurs A, C, L. Inversement, si le circuit d'alimentation CA ne reçoit pas de signal d'arrêt S mais le signal d'autorisation S appliqué schématiquement au relais Rll, ce relais Rll se ferme (le relais R10 étant normalement fermé), ce qui auto- rise l'alimentation des relais R20, R21, R22 et par suite le fonctionnement des moteurs A, C, L. Il est à remarquer, mais cela est évident, que les moteurs A, C, L sont commandés par ailleurs par l'automate qui les met en oeuvre automatiquement ou manuelle- ment, en fonction de signaux de fonctionnement obtenus à par- tir de signaux de capteurs, par exemple de capteurs de température pour le circuit frigorifique ou d'horloge pour la commande cyclique de l'agitateur. La commande de l'ensemble de lavage se fait en général manuellement, à la demande. Les circuits sont également équipés de différents contrôles logiques et interdictions ne permettant pas le fonctionnement simultané de deux moteurs travaillant de ma- nière opposée ou dont le fonctionnement simultané est inter- dit, ni la commande simultanée d'un même moteur dans les deux sens de rotation. Enfin, l'automate comporte des moyens de tempori- sation évitant le battement des relais ou la fermeture intem- pestive et répétée des relais. Selon une variante de réalisation, le signal SC du détecteur de tension anormale D3 commande le clignotement des voyants d'état de fonctionnement du groupe frigorifique, de l'agitation et du lavage. La figure 2 montre schématiquement les conditions de fonctionnement suivant le niveau de la tension d'alimentation U. Il n'a pas été donné d'exemple de courbe de ten- sion U mais seulement les seuils et les plages surveillés par l'automate selon l'invention. RE V E N D I C A T I ON S 1 ) Automate pour refroidisseur de lait constitué d'une cuve, d'un groupe frigorifique, d'un agitateur et éventuellement d'un ensemble de lavage, entraînés par des moteurs électri- ques, caractérisé par un ensemble de protection des moteurs compre- nant: - un détecteur de microcoupures (Dl), calibré pour un seuil de durée (Atl), émettant un signal de coupure (S) pour des microcoupures dépassant la durée de calibrage (Atl), - un détecteur de fonctionnement normal (D4) paramétré pour une tension normale (VN) bordée d'une variation autorisée (entre Vm et VM), qui émet un signal d'autorisation (S) si la tension détectée (U) est comprise dans la plage fixée (entre Vm et VM), - un détecteur de tension anormale (D3), paramétré pour une durée de temporisation At3 et les plages de tensions si- tuées juste au-dessus ou en dessous de la plage de la ten- sion normale mais néanmoins compatibles avec le fonctionnement de l'automate, ce détecteur (D3) fournissant un signal de coupure (S) si la tension d'alimentation est anormale pendant une durée minimale supérieure à la tempo- risation At3, ainsi qu'un signal de commande (SC) pour met- tre en oeuvre un moyen avertisseur, - un détecteur d'arrêt total (D2), paramétré pour un seuil constitué par la limite inférieure (V0) du détecteur de tension anormale (D3), pour émettre un signal de coupure (S) si la tension d'alimentation (U) est inférieure ou égale au seuil (V0), un circuit d'alimentation (CA) branché entre le réseau d'alimentation (U) et les moteurs à alimenter, pour autori- ser l'alimentation ou la coupure suivant les signaux d'autorisation (S) ou de coupure (S) fournis par les dé- tecteurs (D1-D4). 2 ) Automate pour refroidisseur de lait selon la revendication 1, caractérisé en ce qui il contrôle une alimentation triphasée en détectant chaque phase et un signal de coupure engendré pour une phase assure la coupure totale de l'alimentation. 3 ) Automate pour refroidisseur de lait selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu' il contrôle une alimentation triphasée en détectant une seule phase et le signal de coupure engendré pour cette phase dé- clenche la coupure totale de l'alimentation. 4 ) Automate pour refroidisseur de lait selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen avertisseur (AF) est constitué par l'afficheur numé- rique de la température intérieure de la cuve mis en cligno- tement par le signal de commande (SC). ) Automate pour refroidisseur de lait selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal d'arrêt total coupe l'ensemble de l'automate y com- pris le moyen d'affichage. 6 ) Automate pour refroidisseur de lait selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de commande (SC) du détecteur de tension anormale (D3) fait clignoter les voyants d'état du groupe frigorifi- que, de l'agitation et du lavage.