Brevet FR2810167A1 — publié le 20011214

MONTAGE COMMUTATION POUR CONTROLER UNE CHARGE ELECTRIQUE L'invention concerne un montage à commutation pour contrôler une charge électrique raccordée à un réseau électrique à courant continu ou à courant alternatif ou pour la commande de l'interrupteur de raccordement au réseau. 'interrupteur de raccordement au réseau doit pouvoir être commandé au moyen de contacts sans potentiel et peut être réalisé de préférence sous forme d'un relais. Comme utilisation typique pour 1 invention, on considère par exemple un montage pour la commande de sortie de relais dans le cas d'un dispositif de commande de moteur pour un interrupteur de puissance ou un interrupteur de protection de moteur. I1 est connu d'agencer de tels montages sous la forme d'un module amplificateur (document DE 196 27 A1). La commande du module amplificateur s'effectue à l'aide d'un signal d'entrée à V en courant continu. signal d'entrée peut être produit directement par l'interrupteur, par une unité de commande programmable en mémoire (SPS) ou de l'extérieur par l'intermédiaire d'un bus de transmission de données. Ce signal permet de commander un relais possédant des contacts sans potentiel. Ce dispositif présente des inconvénients. Dans le cas de la commande au moyen de signaux de sortie classiques de relais le dispositif de commande monophasé de moteur est exclusivement branché ou débranché. La configuration mécanique compliquée d'un système de commande de moteur peut cependant conduire, dans le temps, à des défauts de fonctionnement, qui peuvent entraîner une surcharge. Pour détecter surcharge, on utilise conformément à l'état de la technique, non pas au moyen d'une sortie de relais, mais à l'aide 'une sortie à semiconducteurs à laquelle est associée une partie de commande et de mesure. Dans cette solution, n'y a plus de séparation galvanique rapport au moteur. connaît en outre un module pour la commande le contrôle d'un moteur (document US 5 657 193) qui pro voque l'arret du moteur dans le cas du dépassement de - taines valeurs de fonctionnement pouvant être prédétermi nées, c' -à-dire statiques, dans le cas d'un court- ' cuit ou dans le cas d'un courant de défaut. Le module ne peut pas etre utilisé pour le contrôle dynamique d'états fonctionnement. L invention a pour but d'indiquer un montage a commutation pour la commande de charge avec séparation galvanique, et à l'aide duquel les conditions de charge sont contrôlées de façon permanente. c#ur de l'invention réside dans un montage à commutation pour contrôler une charge électrique raccordée à un réseau et pour commander l'interrupteur de raccorde ment au réseau, la charge étant montée en étant séparée galvaniquement du dispositif de contrôle. A ce montage sont associés en outre au moins un capteur de valeurs caractéristiques de fonctionnement, au moins un (premier) dispositif de mémoire pour des valeurs caractéristiques propriétés de la charge et au moins un (second) dispositif de mémoire. Lors de l'initialisation du dispositif de com mutation et/ou pendant le contrôle, des valeurs caracté ristiques fonctionnement de la charge peuvent être mémorisées dans le second dispositif de mémoire. La com mande de 'interrupteur de réseau est agencée de telle sorte que lorsqu'une valeur caractéristique prédéterminée de fonctionnement est atteinte ou dépassée, l'interrupteur de raccordement au réseau s'ouvre. Comme valeurs caractéristiques de fonctionnement de la charge, on considère aussi bien des paramètres de fonctionnement statiques et des paramètres de fonctionne ment dynamiques. De façon plus précise l'invention concerne un montage à commutation comportant un dispositif de commutation pour contrôler une charge électrique raccordée à un réseau et pour commander un interrupteur de raccordement de la charge au réseau, caracterisé en ce que la charge est disposée en étant séparée galvaniquement du dispositif de contrôle et qu'en outre dispositifs suivants sont associés au dispositif de commutation - au moins un capteur détectant des valeurs caractéris tiques de fonctionnement de la charge, - au moins un dispositif de mémoire pour des valeurs caractéristiques de la charge, - au moins un dispositif de mémoire, dans lequel des valeurs caractéristiques de fonctionnement de la charge peuvent être mémorisées lors de l'initialisation du dispositif de commutation et/ou pendant le contrôle, le dispositif de commutation ouvrant l'interrupteur de raccordement au réseau lorsqu'une valeur caractéristique prédéterminée de fonctionnement est atteinte ou dépassée. Selon une autre caractéristique l'invention, dispositif de commutation est agencé sous la forme d'un microprocesseur, sous la forme d'un circuit intégré ou sous forme d'une unité de commande programmable en mémoire. Selon une autre caractéristique l'invention, dispositif de commutation comprend des moyens de com mande qui servent à commander l'alimentation en tension de charge. Selon une autre caractéristique l'invention, contrôle des valeurs caractéristiques de fonctionnement 'effectue selon des cycles temporels. Selon une autre caractéristique de l'invention, signalisation de l'état de fonctionnement est exécutée. Selon une autre caractéristique de l'invention, le capteur de valeurs caractéristiques de fonctionnement est agencé sous la forme d'un convertisseur numérique ou analogique. Selon une autre caractéristique de l'invention, le capteur de valeurs caractéristiques de fonctionnement un transformateur d'intensité. Selon une autre caractéristique de l'invention, est prévu au moins un dispositif de mémoire pour des signaux transmis par le capteur de valeurs caractéristiques fonctionnement. Selon une autre caractéristique de l'invention, dispositif de commutation peut être commandé et/ou contrôlé par l'intermédiaire d'une transmission de données. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'interrupteur de raccordement au réseau est agencé sous la forme d'un relais. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de commutation est agencé sous forme d'une unité de commande de moteur. Selon une autre caractéristique l'invention, dispositif de commutation est intégré dans un module amplificateur pour la commande dispositifs 'entraînement à moteur. Selon une autre caractéristique l'invention, un transformateur d'intensité somme, qui est relié à la charge, est piloté, conjointement avec le capteur de cou rant détectant le courant somme, par l'intermédiaire d'un système de contact, qui est maintenu en permanence à l'état branché par le dispositif de commutation d'un autre relais. I1 est proposé en particulier dans le cadre de l'invention, d'indiquer une unité de commande de moteur avec séparation galvanique et une alimentation en tension variable, avec laquelle les conditions de charge du dispo sitif de commande du moteur sont contrôlées en permanence et/ou sont signalées (de préférence par 1 intermédiaire d'un bus de transmission de champ) et l'unité de commande du moteur est débranchée par l'intermédiaire d relais lors d'une surcharge du moteur. La sortie du relais est commandée par montage (microprocesseur ou circuit discret). Le microprocesseur peut être commandé par l'intermédiaire d'une entrée à 24 V à courant continu. Le montage comprend de préférence une interface de transmission de données (par exemple reliée à un bus transmission de données), au moins mémoire d'informations, une entrée de données (par exemple un clavier) un dispositif de sortie de données (par exemple un dispositif d'affichage). La commande de l'interrupteur de raccordement au réseau sous la forme d' sortie de relais peut s'effectuer par l'intermédiaire d'instructions logicielles, par l'intermédiaire d'une entrée numérique ou par l'intermédiaire d'une interface (série) de données. Des données fonctionnement de la charge sont contrôlées en permanence à l'intérieur du montage et sont mémorisées après prédétermination d'un état de contrôle pouvant être présélectionné. Les données de fonctionnement sont déterminées de préférence à la manière d'un détecteur de courant. Le montage est réglé pour fournir une protection contre une surcharge. Le réglage peut être réalisé programmable ou fixe (par exemple sous forme d'un circuit ASIC). En fonctionnement, le courant circulant est comparé au courant limite maximum admissible et, dans le cas d'une surcharge l'interrupteur de raccordement au réseau est ouvert, c est-à-dire que le relais est déclenché et que par conséquent les contacts de relais sont ouverts. Pour l'initialisation, les valeurs caractéris tiques de propriétés de la charge (par exemple le type de système commande du moteur) peuvent être introduites par un utilisateur au moyen de l'interface d'utilisateur, d'une manière commandée sur la base d'un menu. Le type de protection contre une surcharge est pris en charge automa tiquement au moyen d'un préréglage par montage (par exemple un microprocesseur). L'utilisateur peut en outre configurer la protection contre la surcharge au moyen de l'introduction de la tension de fonctionnement et du type de fonctionnement de la charge (courant continu, courant alternatif, charge inductive, charge purement ohmique, etc.). Le courant maximum est associé automatiquement pour la commande de l'interrupteur de raccordement au réseau, à partir de la multiplicité des préréglages possibles du montage. courant est contrôlé continûment ou selon des cycles temporels prédéterminés de façon fixe. cycle peut être régie soit en tant que cycle fixe (par exemple 800 us) soit en tant que cycle libre. Par exemple courant de démarrage 'un dispositif de commande d'un moteur peut être mémorisé sous la forme d'une courbe caractéristique. Lorsque courant de surcharge est atteint ou dépassé, à un instant quelconque ou à un ou plusieurs instants pouvant être prédéterminés, l'interrupteur de raccordement au réseau ouvert. I1 est au moins prévu qu'une signalisation concernant l'état de fonctionnement soit réalisée lorsque des valeurs caractéristiques de fonctionnement pouvant être prédéterminées sont atteintes ou dépassées pendant le contrôle. La signalisation peut être également combinée à une mémorisation de données de signaux dans une mémoire. La protection de la charge vis-à-vis d'un court- circuit est réalisée de façon classique, exemple à l'aide d'un fusible. D'autres formes de réalisation l'invention incluent ce qui suit . Le montage est agencé sous la forme d'un micro processeur, sous la forme d'un circuit intégré ou sous la forme d'une unité de commande programmable en mémoire. Par exemple le montage peut être agencé sous la forme d'une unité de commande intelligente conformément à l'exemple du document DE 198 35 506 Al. montage comprend des moyens de commande qui sont utilisés pour commander l'alimentation en tension de la charge. l'aide d'une commande de l'alimentation dans le sens de la charge, on peut configurer d'une manière variable l'alimentation en tension en fonction de valeurs caractéristiques prédéterminées. détecteur de valeurs caractéristiques de fonctionnement est agencé sous la forme d'un convertisseur numérique ou d'un convertisseur analogique. Il existe une série de types de capteurs qui sont appropriés à cet effet. L'essentiel en liaison avec l'invention est que le capteur soit raccordé sans action galvanique. De préférence, le capteur de valeurs caractéris tiques de fonctionnement est un transformateur d intensité. I1 est prévu au moins un dispositif de mémoire pour les signaux transmis par le détecteur de valeurs caracté ristiques de fonctionnement. Le montage peut être commandé et/ou contrôlé au moyen d'un système de transmission de données. L'interrupteur de raccordement au réseau est agencé sous la forme d'un relais. Le montage agencé sous la forme d'une unité de commande d'un moteur. Le mon tage est intégré dans un module amplificateur pour la com mande de dispositifs de commande de moteurs. Chaque charge (par exemple un dispositi de com mande de moteur) possède, à l'état neutre, une consommation de courant connue. Le préréglage possible de montage inclut également des valeurs caractéristiques de propriétés à l'état neuf. Pendant la durée de fonctionnement, un courant excessif peut être déterminé de telle sorte que l'on peut également déterminer de ce fait des variations de valeurs caractéristiques, qui sont imputables à une usure mécanique de la charge. Des données déterminées peuvent être utilisées pour la signalisation et/ou le débranchement ou la commutation. Des avantages qui peuvent être obtenus avec l'invention résident dans le fait que la sortie du relais, qui est sans potentiel et est séparée galvaniquement, peut être réalisée avec une protection contre une surcharge à l'aide d'un paramétrage correspondant (en rapport avec le courant nominal, le type de charge). D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur quels la figure 1 représente une première forme réalisation du montage selon l'invention; la figure 2 représente une seconde forme réalisation du montage selon l'invention; et la figure 3 représente une troisième forme réalisation du montage selon l'invention. A la figure 1, une charge électrique 10, exemple un dispositif de commande de moteur pour un inter rupteur de puissance, est placée à la tension 12 du réseau et peut être séparée du réseau par l'intermédiaire 'un interrupteur 14 agencé sous la forme d'un contact de relais et du dispositif associé de commande de l'interrupteur. L'actionnement de l'interrupteur s'effectue par l'intermédiaire d'un système d'aimant 20. La ligne de liaison 18 est censée indiquer la capacité de commande de la tension d'alimentation au moyen d'un dispositif commutation 50. Le système magnétique de relais 20 est commande par l'intermédiaire d'une entrée 24 du relais du dispositif de commutation 50 agencé sous la forme d'un micropro cesseur. dispositif de commutation 50 peut faire notam ment partie d'un relais de commande électronique. Au positif commutation 50 peut être en outre associée une entrée numérique 52 (24 V en courant continu) et une interface de données 54, l'aide desquelles le dispositif de commutation 50 peut être commandé. Sur le dessin, on n'a pas indiqué de façon détaillée le fait que le dispositif de commutation 50 puisse comprendre en outre d'autres mémoires volatiles ou fixes d'informations et une interface d'utilisateur. L'interface d'utilisateur peut contenir un dispositif d'entrée de données (par exemple un clavier) et un dispositif de sortie de données (par exemple un dispositif d'affichage). La commande de la sortie 24 du relais peut être réalisée à l'aide d'instructions logi- cielles, par l'intermédiaire de l'entrée 52 ou d'une interface (série) de données 54. Le dispositif de commuta tion 50 contrôle en permanence des données de fonctionne ment du dispositif de commande du moteur, les données de fonctionnement étant comparées à des données qui sont mémorisées dans le dispositif de commutation 50 en fonction de différents états de contrôle pouvant être présé- lectionnés. Dans cet exemple de réalisation, les données de fonctionnement sont déterminées sous la forme du courant de charge des relais 14, 20 par l'intermédiaire d'un détecteur de courant 30. Le courant est comparé respectivement au courant limite maximum admissible et en cas de surcharge la sortie 24 du relais est débranchée (lorsque la valeur limite est atteinte ou dépassée). Le détecteur de courant 30 peut être agencé sous la forme d'un transformateur d'intensité ou d'un capteur de Hall et est connecté à un convertisseur analogique/numérique situé dans le dispositif de commutation 50 agencé sous la forme d'un microprocesseur. L'initialisation du dispositif de commutation 50 sur une protection contre une surcharge peut être réalisée sous la forme d'une programmation, ou bien est exécutée au moyen d'un transfert de données par l'intermédiaire de l'interface série (bus de champ) ou par introduction au niveau de l'interface d'utilisateur. L'agencement du montage selon l'invention représenté à la figure 2 peut être utilisé en tant que dis positif pour réaliser la protection de dispositifs mono phasés 10.1 et 10.2 de commande de moteur (non représentés de façon détaillée) (par exemple pour des interrupteurs de puissance). Dans ce cas, les systèmes magnétiques de relais 20.1 et 20.2 pour les interrupteurs 14.1 et 14.2 de raccordement au réseau sont toujours commandés uniquement individuellement. C'est pourquoi il est possible de contrôler les systèmes magnétiques de relais 20.1 et 20.2 avec un seul détecteur de courant 30.1. Le dispositif de la figure 2 peut être agencé sous la forme d'un module amplificateur intégré. Dans le cas du montage représenté à la figure 3, l'interrupteur 14, 20 de raccordement au réseau est agencé sous la forme d'un relais quadripolaire ou d'un petit contacteur comportant les contacts de relais 14 et le système magnétique 20 commandé par le dispositif de commutation 50.1. Ici également une charge indiquée par le chiffre de référence 10 peut être connectée avec un conducteur neutre à un réseau triphasé 12 par l'intermédiaire de l'interrupteur 14, 20 de raccordement au réseau. Le flux de courant passant par la charge 10 est contrôlé par un transformateur d'intensité somme. Le transformateur d'intensité somme 17 est relié par sa sortie au moyen d'une résistance additionnelle 16 et à l'aide d'un contact de relais unipolaire 15, qui est actionné par un système magnétique associé de relais 21. La sortie sup plémentaire .1 de relais du dispositif de commutation 50.1 est activée en permanence de manière à maintenir fermé le contact de relais 15. Le courant de somme, détecté par le détecteur de courant, du transformateur d'intensité de somme 17 est envoyé au dispositif de commutation 50.1 à des fins d'évaluation. Le montage de la figure 3 sert par conséquent à contrôler un court-circuit à la terre. La sortie de relais .1, qui peut être désignée dans le sens classique, du dispositif de commutation 50.1 agencé par exemple sous la forme d'un relais électronique de commande peut etre utilisé par un état fermé en permanence, en tant qu'entrée analogique pour d'autres informations. Les valeurs de mesure détectées par le détecteur de courant 17, peuvent etre comparées à l'aide du dispositif de commutation 50.1 à des valeurs de paramètres ou à des valeurs limites, qui sont communiquées par l'intermédiaire par exemple 'un clavier ou d'une interface série 54. Lors du dépassement valeurs des paramètres (par exemple valeurs absolues et temps de retard) par le courant somme détecté, la charge 10 débranchée de la manière déjà décrite en référence a la figure 1, par l'intermédiaire d'un interrupteur 14, 20 de raccordement au réseau, dans le sens d'un débranchement en cas de court-circuit à la terre. REVENDICATIONS 1. Montage à commutation comportant un dispositif de commutation (50; 50.1) pour contrôler une charge électrique (10; 10.1; 10.2) raccordée à un réseau (12) et pour commander un interrupteur (14,20; 14.1,20.1; 14.2,20.2) de raccordement de la charge (10;10.1;10.2) au réseau, caractérisé en ce que la charge est disposée en étant séparée galvaniquement du dispositif de controle (50; 50.1) et qu'en outre les dispositifs suivants sont associés au dispositif de commutation (50) . - au moins un capteur (30;30.1) détectant des valeurs caractéristiques de fonctionnement de la charge (10; 10. ;10.2), - au moins un dispositif de mémoire pour des valeurs caractéristiques de la charge (10;10.1;10.2), - au moins un dispositif de mémoire, dans lequel des valeurs caractéristiques de fonctionnement de charge (10;10.1;10.2) peuvent être mémorisées lors de l'ini- tialisation du dispositif de commutation (50) et/ou pendant le contrôle, le dispositif de commutation (50; 50.1) ouvrant l'interrupteur (14,20; 14.1,20.1; 14.2; 20.2) de raccordement au réseau lorsqu'une valeur caractéristique prédéterminée de fonctionnement est atteinte ou dépassée. 2. Montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commutation (50; 50.1) est agencé sous la forme d'un microprocesseur, sous la forme d'un circuit intégré ou sous la forme d'une unité de com mande programmable en mémoire. 3. Montage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de commutation (50; 50.1) comprend des moyens de commande qui servent à commander (18) l'alimentation en tension (12) de la charge (10; 10.1; 10.2). 4. Montage selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 3, caractérisé en ce que le contrôle des valeurs caractéristiques de fonctionnement s'effectue selon des cycles temporels. 5. Montage selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 4, caractérisé en ce qu'une signalisation de 'état de fonctionnement est exécutée. 6. Montage selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 5, caractérisé en ce que le capteur (30) de valeurs caractéristiques de fonctionnement est agencé sous forme d'un convertisseur numérique ou analogique. 7. Montage selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 6, caractérisé en ce que le capteur (30; 30.1) de valeurs caractéristiques de fonctionnement est un transformateur d'intensité. 8. Dispositif de commutation selon l'une quel conque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins un dispositif de mémoire pour des signaux transmis par le capteur (30;33) de valeurs carac téristiques de fonctionnement. 9. Montage selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de commu tation (50; 50.1) peut être commandé et/ou contrôlé par l'intermédiaire d'une transmission de données (54). 10. Montage selon l'une quelconque revendi cations 1 à 9, caractérisé en ce que l'interrupteur (14,20; 14.1,20.1; 14.2,20.2) de raccordement au réseau agencé sous la forme d'un relais. 11. Montage selon l'une quelconque revendi cations 1 à 10, caractérisé en ce que le dispositif de commutation (50;50.1) est agencé sous la forme une unité de commande de moteur. 12. Montage selon la revendication , caracté risé en ce que le dispositif de commutation (50; 50.1) est intégré dans un module amplificateur pour la commande de dispositifs d'entraînement à moteur. 13. Montage selon l'une des revendications 1 à caractérisé en ce qu'un transformateur d'intensite somme (17), qui est relié à la charge (10), est piloté conjointement avec le capteur de courant (30) détectant courant somme, par l'intermédiaire d'un système de contact ), qui est maintenu en permanence à l'état branché le dispositif de commutation (50.1), d'un autre relais (15,21).