CH642199A5

CH642199A5 - THERMAL PROTECTION DEVICE OF AN ELECTRIC MOTOR.

Info

Publication number: CH642199A5
Application number: CH499781A
Authority: CH
Inventors: Christian Cadet; Gilles Baurand; Bernard Dumortier; Georges Souques
Original assignee: Telemecanique Electrique
Priority date: 1980-08-04
Filing date: 1981-08-03
Publication date: 1984-03-30
Also published as: DE3129730A1; NL8103660A; DE3129730C2; AT389961B; NO812629L; NO159470B; GB2081995A; FR2488458B1; IT1137790B; GB2081995B; IT8123345A0; FR2488458A1; ES504510A0; BE889836A; SE8104643L; NO159470C; SE447685B; ES8207661A1; ATA341381A

Description

L'invention se rapporte aux dispositifs statiques de protection thermique d'un moteur électrique. The invention relates to static thermal protection devices of an electric motor.

On a déjà proposé, pour assurer la protection thermique d'un moteur électrique, de simuler au moyen d'un circuit à constante de temps (du type RC) le comportement thermique de la partie en cuivre du moteur et de couper l'alimentation du moteur dès que la température simulée par un tel circuit atteint un seuil déterminé. On a même proposé, pour tenir compte des pertes dans la partie en fer du moteur (pertes par courant de Foucault et dues à l'hystérésis) et du transfert de chaleur entre le cuivre et le fer, d'introduire des éléments supplémentaires dans le circuit de protection. It has already been proposed, to ensure the thermal protection of an electric motor, to simulate by means of a time constant circuit (of the RC type) the thermal behavior of the copper part of the motor and to cut the power supply to the engine as soon as the temperature simulated by such a circuit reaches a determined threshold. It has even been proposed, to take account of the losses in the iron part of the motor (losses by eddy current and due to hysteresis) and of the heat transfer between the copper and the iron, to introduce additional elements in the protection circuit.

Un inconvénient de ce genre de circuit de protection est sa complexité et la difficulté de le constituer, de façon qu'il fournisse une image réelle du comportement thermique du moteur, compte tenu notamment du fait qu'il se produit également un transfert de chaleur du fer vers l'air et que les pertes dans le fer dépendent de la tension. Par ailleurs, il est difficile de fixer les barrières de température à ne pas dépasser; tout en autorisant les démarrages à chaud, il serait souhaitable que le dispositif de protection autorise une surcharge temporaire relativement importante, pourvu qu'elle soit suivie d'une sous-charge. A disadvantage of this kind of protection circuit is its complexity and the difficulty of constituting it, so that it provides a real picture of the thermal behavior of the motor, taking into account in particular the fact that heat transfer also occurs from the iron to air and that the losses in the iron depend on the voltage. Furthermore, it is difficult to fix the temperature barriers not to be exceeded; while authorizing hot starts, it would be desirable for the protection device to authorize a relatively large temporary overload, provided that it is followed by an underload.

L'invention propose de résoudre ces différents problèmes au moyen d'un dispositif de protection qui, sans chercher à constituer une image parfaite du comportement thermique du moteur, tiendra compte des tolérances admises par le constructeur relativement aux régimes intermittents. The invention proposes to solve these various problems by means of a protection device which, without seeking to constitute a perfect image of the thermal behavior of the engine, will take account of the tolerances accepted by the manufacturer with regard to intermittent speeds.

Le dispositif suivant l'invention comprend des moyens d'appliquer, à au moins un circuit à constante de temps, une tension image du courant absorbé par le moteur, et des moyens de comparer la tension aux bornes d'un condensateur, que comporte ledit circuit à constante de temps, à une tension continue de référence, et de fournir un signal de commande de la coupure de l'alimentation du moteur, chaque fois que ladite tension aux bornes du condensateur dépasse ladite tension de référence, et est caractérisé par un premier et un second circuit à constante de temps attaqués par ladite tension image et attaquant respectivement un premier et un second comparateur auxquels sont respectivement appliquées une première et une seconde tension de référence distinctes, la constante de temps du second circuit étant sensiblement égale à la constante de temps thermique du moteur indiquée par le constructeur, et la seconde tension de référence étant choisie pour correspondre à une surcharge de quelques pour-cent par rapport au courant nominal du moteur, tandis que la constante de temps du premier circuit est choisie pour correspondre au temps de calage du moteur à froid pour un courant égal à six fois ledit courant nominal, et la première tension de référence a une valeur sensiblement double de celle de la seconde, et par des moyens d'asservir unidirectionnellement la tension aux bornes du condensateur du premier circuit à constante de temps à la tension aux bornes du condensateur du second circuit, lorsque cette dernière a tendance à devenir supérieure à la première. The device according to the invention comprises means for applying, to at least one time constant circuit, an image voltage of the current absorbed by the motor, and means for comparing the voltage across a capacitor, which comprises said time constant circuit, at a DC reference voltage, and to supply a signal for controlling the cut-off of the motor supply, each time said voltage across the capacitor exceeds said reference voltage, and is characterized by a first and second time constant circuits attacked by said image voltage and respectively driving a first and a second comparator to which a first and a second reference voltage are applied respectively, the time constant of the second circuit being substantially equal to the constant of thermal time of the motor indicated by the manufacturer, and the second reference voltage being chosen to correspond to an overload of a few p our-cent relative to the nominal motor current, while the time constant of the first circuit is chosen to correspond to the cold engine stall time for a current equal to six times said nominal current, and the first reference voltage a a value substantially double that of the second, and by means of unidirectionally slaving the voltage across the capacitor of the first circuit with time constant to the voltage across the capacitor of the second circuit, when the latter tends to become higher to the first.

Suivant un mode d'exécution préféré, le dispositif comprend un troisième circuit à constante de temps qui attaque le second comparateur et dont la constante de temps est choisie sensiblement égale à cinq fois celle du second circuit, des moyens pour engendrer un signal indicatif de l'état de marche ou d'arrêt du moteur, et des moyens pour commuter le second et le troisième circuit à constante de temps en fonction dudit signal. According to a preferred embodiment, the device comprises a third time constant circuit which attacks the second comparator and whose time constant is chosen to be substantially equal to five times that of the second circuit, means for generating a signal indicative of the engine on or off state, and means for switching the second and third time constant circuits as a function of said signal.

D'autres particularités, ainsi que les avantages de l'invention, apparaîtront clairement à la lumière de la description ci-après. Other features, as well as the advantages of the invention, will become apparent in the light of the description below.

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3

642 199 642,199

Au dessin annexé: In the attached drawing:

la fig. 1 est le schéma d'un dispositif de protection thermique conforme à un mode d'exécution préféré de l'invention, et la fig. 2 illustre les courbes représentatives des temps de surcharge admissibles d'un moteur en fonction du courant qu'il absorbe. fig. 1 is the diagram of a thermal protection device according to a preferred embodiment of the invention, and FIG. 2 illustrates the curves representing the admissible overload times of a motor as a function of the current which it absorbs.

A la fig. 1, on a représenté trois amplificateurs 1, 2, 3 montés en intégrateurs (résistances 100-101, 200-201, 300-301 et condensateurs 102-202-302) qui seront avantageusement alimentés par des sondes de Rogowski (non figurées) fournissant des signaux de faible intensité proportionnels à la dérivée du courant qui circule dans les condensateurs de phase respectifs reliant un moteur asynchrone au secteur triphasé d'alimentation. La sortie de chaque amplificateur est reliée à son entrée ne recevant pas le signal par une résistance 103-203-303 respectivement et, par l'intermédiaire d'un condensateur 104-204-304 respectivement relié à la masse au moyen d'une résistance 105-205-305 respectivement, à une entrée d'un second amplificateur 4-5-6 respectivement. L'autre entrée du second amplificateur est reliée à la masse par une résistance 400-500-600 respectivement et à la sortie par une diode 401-501-601 respectivement. Les sorties des seconds amplificateurs sont reliées en commun à un troisième amplificateur 7, par l'intermédiaire de diodes respectives 402-502-602, In fig. 1, three amplifiers 1, 2, 3 are shown mounted as integrators (resistors 100-101, 200-201, 300-301 and capacitors 102-202-302) which will advantageously be supplied by Rogowski probes (not shown) providing low intensity signals proportional to the derivative of the current flowing in the respective phase capacitors connecting an asynchronous motor to the three-phase supply sector. The output of each amplifier is connected to its input not receiving the signal by a resistor 103-203-303 respectively and, via a capacitor 104-204-304 respectively connected to ground by means of a resistor 105-205-305 respectively, to an input of a second amplifier 4-5-6 respectively. The other input of the second amplifier is connected to ground by a resistor 400-500-600 respectively and to the output by a diode 401-501-601 respectively. The outputs of the second amplifiers are connected in common to a third amplifier 7, via respective diodes 402-502-602,

dont les anodes sont reliées auxdites autres entrées du second amplificateur par des résistances respectives 403-503-603. whose anodes are connected to said other inputs of the second amplifier by respective resistors 403-503-603.

Les amplificateurs 1-2-3 fournissent, à leur sortie, des tensions alternatives proportionnelles aux courants de phase susvisés, qui sont redressées par les diodes telles que 401-402. Amplifiers 1-2-3 provide, at their output, alternating voltages proportional to the abovementioned phase currents, which are rectified by diodes such as 401-402.

L'amplificateur 7 permet d'ajuster la plus grande de ces trois tensions à une valeur prédéterminée lorsque le moteur travaille à son courant nominal IN. The amplifier 7 makes it possible to adjust the largest of these three voltages to a predetermined value when the motor is working at its nominal current IN.

A cet effet, sa seconde entrée est reliée à l'anode de la diode 700 branchée à sa sortie par une résistance réglable 701, en série avec une résistance 702. Une résistance 703 relie ladite seconde entrée à la masse et un circuit de filtrage comprend une résistance 704 reliée à l'anode de la diode 700, en série avec un condensateur 705 relié à la masse. For this purpose, its second input is connected to the anode of the diode 700 connected to its output by an adjustable resistor 701, in series with a resistor 702. A resistor 703 connects said second input to ground and a filtering circuit comprises a resistor 704 connected to the anode of the diode 700, in series with a capacitor 705 connected to ground.

Les anodes des diodes 402-502-602 sont, par ailleurs, reliées en commun à une entrée d'un comparateur 8 dont l'autre entrée est reliée, par l'intermédiaire d'un pont de résistance 901-902, à la sortie du comparateur 9. Ce dernier reçoit, d'une part, la tension au point commun A entre la résistance 704 et le condensateur 705, d'autre part, une tension continue de rérérence fournie par une source V+ et au pont de résistances 903-904. Cette tension de référence est, par exemple, celle qui correspond à la tension en A pour un courant dans le moteur égal à 10% de la valeur nominale IN, autrement dit, tant que le moteur est en marche, le comparateur y fournit nécessairement un niveau logique 1 (tension positive) à sa sortie, il ne peut fournir un niveau 0 (tension négative) à sa sortie que lorsque le moteur est à l'arrêt. Il en résulte que, seulement pendant la marche du moteur, le comparateur 8 fournira un niveau 0 (tension négative) à sa sortie, chaque fois que la tension de sortie des amplificateurs 4-5-6 passera par la valeur 0, c'est-à-dire, en cas d'absence de phase. Dans ce cas, un condensateur 802, chargé par une tension positive V + à travers un pont de résistances 800-801, se décharge à chaque passage par zéro de la tension de sortie des amplificateurs 4-5-6 et, au bout d'un certain nombre de ces passages par zéro, la tension à ses bornes est suffisamment basse pour faire basculer un comparateur 10, dont une borne d'entrée reçoit la tension aux bornes du condensateur 802, tandis que l'autre borne d'entrée est alimentée par une tension de référence définie par une source V + et par un pont de résistances 1000-1001. The anodes of diodes 402-502-602 are moreover connected in common to an input of a comparator 8, the other input of which is connected, via a resistance bridge 901-902, to the output of the comparator 9. The latter receives, on the one hand, the voltage at the common point A between the resistor 704 and the capacitor 705, on the other hand, a DC reference voltage supplied by a source V + and at the resistor bridge 903- 904. This reference voltage is, for example, that which corresponds to the voltage at A for a current in the motor equal to 10% of the nominal value IN, in other words, as long as the motor is running, the comparator necessarily provides a logic level 1 (positive voltage) at its output, it can only provide level 0 (negative voltage) at its output when the motor is stopped. It follows that, only while the engine is running, the comparator 8 will provide a level 0 (negative voltage) at its output, each time the output voltage of amplifiers 4-5-6 goes through the value 0, this is that is, if there is no phase. In this case, a capacitor 802, charged by a positive voltage V + through a bridge of resistors 800-801, discharges at each zero crossing of the output voltage of amplifiers 4-5-6 and, at the end of a certain number of these zero crossings, the voltage across its terminals is low enough to toggle a comparator 10, one input terminal of which receives the voltage across the capacitor 802, while the other input terminal is supplied by a reference voltage defined by a V + source and by a resistance bridge 1000-1001.

Le signal de sortie du comparateur 10 est appliqué, d'une part, par l'intermédiaire d'une diode 1002, à l'un des composants 1100 d'une bascule 1100-1101 qui fournit à sa sortie 1102, un signal d'excitation du relais (non figuré) qui fournit un signal de commande au contacteur classique de protection du moteur, d'autre part, à l'un des composants 1200 d'une bascule 1200-1201 qui sert à l'allumage d'une diode électroluminescente de signalisation, non figurée, reliée à la sortie 1202. The output signal of the comparator 10 is applied, on the one hand, via a diode 1002, to one of the components 1100 of a flip-flop 1100-1101 which provides at its output 1102, a signal of excitation of the relay (not shown) which provides a control signal to the conventional motor protection contactor, on the other hand, to one of the components 1200 of a flip-flop 1200-1201 which is used for lighting a diode light-emitting signaling device, not shown, connected to output 1202.

On notera que, par rapport au montage détecteur de perte de phase décrit dans le brevet français N° 79.26102, déposé le 16 octobre 1979 par la titulaire pour «Dispositif électronique de protection d'un moteur électrique contre les surcharges et la perte d'une phase de la tension alternative triphasée d'alimentation», le présent montage détecteur de perte de phase est simplifié, du fait que les moyens de filtrage de la tension triphasée qui constitue l'image du courant dans les conducteurs de phase du moteur ne comportent pas de self en tête. Cette simplification est rendue possible grâce au fait que les sondes de Rogowski fournissent une tension suffisamment faible pour qu'on puisse utiliser des amplificateurs sans les saturer. Il suffit alors que ces derniers présentent une impédance de sortie très faible pour que leur signal de sortie passe franchement par la valeur 0 en cas de perte de phase et, par conséquent, soit directement exploitable par le circuit détecteur de perte de phase. It will be noted that, compared with the phase loss detector assembly described in French patent N ° 79.26102, filed on October 16, 1979 by the licensee for "Electronic device for protecting an electric motor against overloads and the loss of a phase of the three-phase AC supply voltage ”, the present phase loss detector assembly is simplified, because the means for filtering the three-phase voltage which constitutes the image of the current in the phase conductors of the motor do not include of self in mind. This simplification is made possible by the fact that the Rogowski probes provide a sufficiently low voltage so that amplifiers can be used without saturating them. It then suffices that the latter have a very low output impedance for their output signal to pass frankly through the value 0 in the event of phase loss and, consequently, is directly exploitable by the phase loss detector circuit.

Revenant à la fig. 1, le signal au point A est appliqué, par l'intermédiaire de résistances respectives 1300-1400-1500, à une entrée de chacun des trois amplificateurs 13-14-15, et dont l'autre entrée est connectée à la masse dont les sorties sont reliées à ladite entrée par des diodes montées en sens inverse 1301-1401-1501 respectivement et par des résistances 1302-1402-1502 respectivement. Les anodes de chacune de ces diodes sont reliées à ladite entrée par une diode 1303-1403-1503 respectivement. Ladite entrée reçoit, en outre, pour chacun des amplificateurs 14 et 15, une tension négative V— à travers une résistance 1404 et 1504 respectivement. Un tel montage, connu en soi, fournit à sa sortie B une tension proportionnelle au carré du courant qui correspond à la plus grande des trois valeurs des courants de phase. Returning to fig. 1, the signal at point A is applied, via respective resistors 1300-1400-1500, to one input of each of the three amplifiers 13-14-15, and the other input of which is connected to ground, the outputs are connected to said input by diodes mounted in opposite directions 1301-1401-1501 respectively and by resistors 1302-1402-1502 respectively. The anodes of each of these diodes are connected to said input by a diode 1303-1403-1503 respectively. Said input receives, in addition, for each of the amplifiers 14 and 15, a negative voltage V— through a resistor 1404 and 1504 respectively. Such an arrangement, known per se, provides at its output B a voltage proportional to the square of the current which corresponds to the largest of the three values of the phase currents.

Le point B est relié, par l'intermédiaire de résistances 1600 et 1700 respectivement, à deux interrupteurs-découpeurs 16 et 17 commandés par des impulsions récurrentes, respectivement fournies par deux bascules monostables 1900-1901 et 2000-2001 respectivement. Ces deux bascules sont excitées par un maître oscillateur composé de deux circuits N; 2100-2101. Une troisième bascule monostable'2200-2201 peut également commander l'interrupteur-découpeur 17, qui reçoit des impulsions de la bascule 2000-2001 ou de la bascule 2200-2201 suivant l'état d'un ensemble logique composé de trois circuits Nj 2300-2301-2302. Le circuit 2301 est commandé par le signal issu du détecteur d'arrêt 9, de façon telle que la bascule 2200-2201 effectue finalement la commande de l'interrupteur-découpeur 17 lorsque le moteur est en marche, tandis que c'est la bascule 2200-2201 qui effectue la commande de l'interrupteur-découpeur 17 lorsque le moteur est à l'arrêt. Point B is connected, via resistors 1600 and 1700 respectively, to two switch-cutters 16 and 17 controlled by recurrent pulses, respectively supplied by two monostable flip-flops 1900-1901 and 2000-2001 respectively. These two flip-flops are excited by a master oscillator composed of two N circuits; 2100-2101. A third monostable flip-flop '2200-2201 can also control the switch-cutter 17, which receives pulses from flip-flop 2000-2001 or flip-flop 2200-2201 depending on the state of a logic assembly composed of three circuits Nj 2300 -2301-2302. The circuit 2301 is controlled by the signal from the stop detector 9, so that the flip-flop 2200-2201 finally performs the control of the switch-cutter 17 when the engine is running, while it is the flip-flop 2200-2201 which performs the control of the switch-cutter 17 when the engine is stopped.

Les interrupteurs-découpeurs 16 et 17 chargent respectivement deux condensateurs 24-25 dont la tension est appliquée, par l'intermédiaire de résistances respectives 2600-2700 respectivement, à un amplificateur 26 et à deux amplificateurs respectifs 27-28. Les amplificateurs 26 à 28 sont constitués par des transistors à effet de champ et ayant, par conséquent, une impédance d'entrée très élevée. The cut-off switches 16 and 17 respectively charge two capacitors 24-25, the voltage of which is applied, via respective resistors 2600-2700 respectively, to an amplifier 26 and to two respective amplifiers 27-28. Amplifiers 26 to 28 are constituted by field effect transistors and therefore have a very high input impedance.

La sortie de l'amplificateur 26 est reliée à une entrée d'un amplificateur 29 dont l'autre entrée est alimentée par une tension positive V+ au moyen d'un pont de résistances 2900-2901. La sortie de l'amplificateur 29 est reliée par une diode 2902 au composant 1100 de la bascule 1100-1101. De même, la sortie de l'amplificateur 28 est reliée à une entrée d'un amplificateur 30 dont l'autre entrée est alimentée par une tension V+ au moyen d'un pont de résistances 3000-3001 et dont la sortie est reliée par une diode 3002 au composant 1100. The output of amplifier 26 is connected to an input of an amplifier 29, the other input of which is supplied by a positive voltage V + by means of a resistance bridge 2900-2901. The output of the amplifier 29 is connected by a diode 2902 to the component 1100 of the flip-flop 1100-1101. Likewise, the output of amplifier 28 is connected to an input of an amplifier 30 whose other input is supplied by a voltage V + by means of a resistance bridge 3000-3001 and whose output is connected by a diode 3002 to component 1100.

La sortie de l'amplificateur 27 est reliée au point commun à la résistance 2600 et au condensateur 24 par une diode 2701 du type ayant un courant de fuite de l'ordre du picoampère, suivie d'une résistance 2702. Une telle diode n'ayant pratiquement pas de courant inverse, aucun risque de décharge du condensateur 24 par cette voie n'existe. The output of the amplifier 27 is connected to the point common to the resistor 2600 and to the capacitor 24 by a diode 2701 of the type having a leakage current of the order of a picoampere, followed by a resistor 2702. Such a diode does not having practically no reverse current, there is no risk of discharging the capacitor 24 by this route.

L'amplificateur 27 sert à empêcher.que, à un moment quelconque, la tension aux bornes du condensateur 24 puisse être inférieure à la tension aux bornes du condensateur 25; en effet, si ce phéno5 The amplifier 27 serves to prevent that, at any time, the voltage across the capacitor 24 may be lower than the voltage across the capacitor 25; indeed, if this pheno5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

642 199 642,199

4 4

mène tendait à se produire, le courant de décharge de la capacité 25, transmis par l'amplificateur 27, la diode 2701 et la résistance 2702, tendrait à charger le condensateur 24 jusqu'à égalité des tensions aux bornes des deux condensateurs. leads tended to occur, the discharge current of the capacitor 25, transmitted by the amplifier 27, the diode 2701 and the resistor 2702, would tend to charge the capacitor 24 until the voltages across the terminals of the two capacitors were equal.

La sortie de l'amplificateur 28 est reliée à une entrée d'un amplificateur 31 dont l'autre entrée est alimentée par une tension V— au moyen d'un pont de résistance 3100-3101. La sortie de l'amplificateur 31 est reliée, d'une part, à ladite autre entrée par une résistance 3102 suivie d'une diode 3103, d'autre part, à l'électrode de commande d'un interrupteur-découpeur 32 relié entre la masse et le point commun à l'interrupteur-découpeur 17 et au condensateur 25. The output of amplifier 28 is connected to an input of an amplifier 31, the other input of which is supplied by a voltage V— by means of a resistance bridge 3100-3101. The output of amplifier 31 is connected, on the one hand, to said other input by a resistor 3102 followed by a diode 3103, on the other hand, to the control electrode of a switch-cutter 32 connected between the ground and the point common to the switch-cutter 17 and to the capacitor 25.

Les tensions de sortie des amplificateurs 29 et 30 sont appliquées, par l'intermédiaire de diodes respectives 2903 et 3003, au composant 3300 d'une bascule 3300-3301 qui sert à l'allumage d'une diode électroluminescente de signalisation (non figurée), reliée à sa borne 3302. The output voltages of amplifiers 29 and 30 are applied, via respective diodes 2903 and 3003, to component 3300 of a flip-flop 3300-3301 which is used to ignite a light-emitting diode for signaling (not shown) , connected to its terminal 3302.

Si le courant du moteur tend vers la valeur 0, les condensateurs 24 et 25 ont tendance à se décharger à la masse du fait de la présence des capacités parasites du montage. Ces condensateurs, après avoir atteint une tension nulle, auraient même tendance à se recharger à une tension négative. S'il en était ainsi, la tension négative aux bornes du condensateur 25, transmise à une entrée de l'amplificateur 31 par l'intermédiaire de la résistance 2700 et de l'amplificateur 28, serait alors comparée à la tension négative appliquée sur l'autre entrée de l'amplificateur 31, monté en comparateur, et il en résulterait alors l'envoi d'une commande d'ouverture de l'interrupteur-découpeur 32, ce qui aurait pour effet de provoquer la décharge rapide du condensateur 25 jusqu'à une tension nulle. La tension aux bornes du condensateur 24 suivrait, comme on l'a expliqué ci-dessus, la tension aux bornes du condensateur 25 et serait donc également ramenée rapidement à la valeur 0. On expliquera plus loin l'intérêt de cette mesure. If the motor current tends towards the value 0, the capacitors 24 and 25 tend to discharge to ground due to the presence of stray capacitances in the circuit. These capacitors, after reaching a zero voltage, would even tend to recharge at a negative voltage. If this were the case, the negative voltage across the capacitor 25, transmitted to an input of the amplifier 31 via the resistor 2700 and the amplifier 28, would then be compared to the negative voltage applied to the another input of the amplifier 31, mounted as a comparator, and this would then result in the sending of an command to open the switch-cutter 32, which would have the effect of causing the rapid discharge of the capacitor 25 up to 'at zero voltage. The voltage across the capacitor 24 would follow, as explained above, the voltage across the capacitor 25 and would therefore also quickly be reduced to the value 0. We will explain below the value of this measurement.

Le montage constitué par un interrupteur-découpeur chargeant un condensateur, pendant les intervalles de temps périodiques où il est fermé, à une tension représentant l'image d'un courant qui produit un échauffement dans une charge est connu en soi et on sait qu'il permet de simuler réchauffement ou le refroidissement de la charge, sans effectuer aucune mesure de température, et est particulièrement intéressant lorsque la constante de temps thermique de la charge est grande, ce qui est le cas pour un moteur électrique. The circuit constituted by a switch-cutter charging a capacitor, during the periodic time intervals in which it is closed, at a voltage representing the image of a current which produces a heating in a load is known per se and we know that it simulates the heating or cooling of the load, without making any temperature measurement, and is particularly advantageous when the thermal time constant of the load is large, which is the case for an electric motor.

La constante de temps définie par un tel montage dépend évidemment de la valeur des composants et de la durée des créneaux de commande des interrupteurs-découpeurs. The time constant defined by such an assembly obviously depends on the value of the components and the duration of the control slots of the switch-cutters.

Dans le dispositif décrit, un premier montage de ce genre (monostable 2000-2001, interrupteur-découpeur 17, condensateur 25) est agencé pour définir une constante de temps 0L représentative du comportement thermique du moteur lorsqu'il fonctionne à température moyenne; cette constante de temps est la constante de temps de refroidissement conventionnel du moteur donnée par le constructeur (à titre d'exemple, 0L = 950 s). Le premier montage assure la protection thermique du moteur en fonctionnement, contre lès faibles surcharges, de la manière suivante: In the device described, a first assembly of this kind (monostable 2000-2001, switch-cutter 17, capacitor 25) is arranged to define a time constant 0L representative of the thermal behavior of the engine when it operates at medium temperature; this time constant is the conventional engine cooling time constant given by the manufacturer (for example, 0L = 950 s). The first assembly ensures thermal protection of the motor in operation, against slight overloads, as follows:

La tension continue de référence appliquée par le pont de résistance 3000-3001 à une entrée de l'amplificateur 30 est choisie à une valeur telle qu'elle corresponde à une surcharge de quelques pour-cent (7 à 8% par exemple), c'est-à-dire que l'amplificateur 30, monté en comparateur, fournira à la bascule 1100-1101 un signal de coupure de l'alimentation du moteur dès que le courant I sera supérieur de 7 ou 8% à sa valeur nominale IN. Le choix d'une telle valeur a été effectué en établissant la courbe représentée en trait plein à la fig. 2, et qui représente le temps de surcharge admissible ts, tel qu'il est donné par le constructeur (exprimé en secondes) en fonction du rapport I/In, lorsque le moteur est chaud. Si l'on admet que cette courbe se rapproche asymptotiquement d'une droite parallèle à l'axe des ordonnées passant par le point d'abscisse 1,07 ou 1,08, on constate, en calculant les temps de déclenchement donnés par le dispositif, pour différentes valeurs de I/In (simulation), qu'ils coïncident pratiquement avec les temps admissibles donnés par le constructeur. The DC reference voltage applied by the resistance bridge 3000-3001 to an input of the amplifier 30 is chosen to a value such that it corresponds to an overload of a few percent (7 to 8% for example), c that is to say that the amplifier 30, mounted as a comparator, will supply the flip-flop 1100-1101 with a signal to cut off the power supply to the motor as soon as the current I is 7 or 8% higher than its nominal value IN . The choice of such a value was made by establishing the curve shown in solid lines in FIG. 2, which represents the admissible overload time ts, as given by the manufacturer (expressed in seconds) as a function of the I / In ratio, when the engine is hot. If we admit that this curve asymptotically approaches a straight line parallel to the ordinate axis passing through the abscissa point 1.07 or 1.08, we note, by calculating the trigger times given by the device , for different values of I / In (simulation), that they practically coincide with the admissible times given by the manufacturer.

Un second montage générateur d'une constante de temps est constitué par la bascule monostable 2200-2201, l'interrupteur-découpeur 17 et le condensateur 25. Le montage est agencé pour que cette constante de temps Ola soit sensiblement égale à 5 Ol. A l'arrêt, le moteur se refroidit évidemment beaucoup moins vite qu'en marche (le ventilateur étant arrêté). Si l'on fait redémarrer le moteur, il importe alors que le condensateur 25 se trouve initialement chargé à une tension qui constitue une image de la température à laquelle il se trouvait à l'arrêt, température qui dépend évidemment du temps pendant lequel le moteur était resté arrêté. A second circuit generating a time constant is constituted by the monostable rocker 2200-2201, the switch-cutter 17 and the capacitor 25. The circuit is arranged so that this time constant Ola is substantially equal to 5 Ol. When stopped, the engine obviously cools down much slower than when it is running (the fan being stopped). If the engine is restarted, it is then important that the capacitor 25 is initially charged at a voltage which constitutes an image of the temperature at which it was stationary, a temperature which obviously depends on the time during which the engine had remained arrested.

Un troisième montage générateur d'une constante de temps est constitué par la bascule monostable 1900-1901, l'interrupteur-découpeur 16 et le condensateur 24. La constante de temps Oc définie par ce montage est représentative du temps de calage admissible par le moteur. A titre d'exemple, elle est égale à 175 s pour un temps de calage à froid de 10 s pour un courant de 6IN. On peut admettre que cette valeur du temps de calage conviendra pour un moteur asynchrone, le courant de démarrage est de l'ordre de 6IN et il s'agit de protéger le moteur contre des démarrages de durée trop longue ou répétés trop fréquemment et, plus généralement, contre de fortes surcharges. Toutefois, on laisse à l'utilisateur du montage la faculté, si le temps de calage est donné pour un courant de calage du moteur différent de 6IN, de corriger la valeur de Oc pour qu'elle corresponde au temps de calage à 6 IN. Le réglage de Oc s'effectue, par exemple, en ajustant la valeur de la résistance 1600. A third circuit generating a time constant is constituted by the monostable rocker 1900-1901, the switch-cutter 16 and the capacitor 24. The time constant Oc defined by this circuit is representative of the stalling time admissible by the motor. . For example, it is equal to 175 s for a cold setting time of 10 s for a current of 6IN. It can be assumed that this stalling time value will be suitable for an asynchronous motor, the starting current is of the order of 6IN and it is a question of protecting the motor against starts of too long duration or repeated too frequently and, more generally against heavy overloads. However, the user of the assembly is left with the option, if the stall time is given for an engine stall current other than 6IN, to correct the value of Oc so that it corresponds to the stall time at 6 IN. Oc is adjusted, for example, by adjusting the value of resistance 1600.

Les deux portions de courbe en trait mixte de la fig. 2 représentent les temps de surcharge admissibles lorsque le moteur est froid, en fonction de I/In. Un certain nombre de points de ces courbes sont définis par des données fournies par le constructeur. Pour relier approximativement ces points par une courbe de simulation exponentielle correspondant à la charge d'un condensateur dans un circuit à constante de temps, on constate qu'il faut adopter deux valeurs de la constante de temps, à savoir, une valeur courte Oc qui correspond aux surcharges importantes et une valeur longue 0L qui correspond aux faibles surcharges. L'asymptote de la portion de courbe correspondant à Oc définit une tension de référence (qui sera la tension continue définie par le pont de résistances 2900 et 2901 à l'entrée de l'amplificateur 29) de valeur sensiblement double de la tension de référence appliquée à l'entrée de l'amplificateur 30, ce qui signifie que l'on admet que, le moteur étant chaud, si on l'arrête et on lui fait ensuite subir un redémarrage, le cuivre peut être amené à température double de celle normalement autorisée pour le moteur sans que, pour cela, la carcasse du moteur ne dépasse la température autorisée. Le transfert de la chaleur du cuivre est donc de courte durée et supportable par le moteur. The two portions of curve in phantom in fig. 2 represent the admissible overload times when the engine is cold, as a function of I / In. A certain number of points on these curves are defined by data supplied by the manufacturer. To connect approximately these points by an exponential simulation curve corresponding to the charge of a capacitor in a circuit with time constant, we note that it is necessary to adopt two values of the time constant, namely, a short value Oc which corresponds to large overloads and a long value 0L which corresponds to low overloads. The asymptote of the portion of the curve corresponding to Oc defines a reference voltage (which will be the DC voltage defined by the resistance bridge 2900 and 2901 at the input of the amplifier 29) with a value substantially double the reference voltage applied to the input of the amplifier 30, which means that it is accepted that, the engine being hot, if it is stopped and then subjected to a restart, the copper can be brought to a temperature double that normally authorized for the engine without, for this, the engine casing exceeding the authorized temperature. The transfer of heat from copper is therefore short-lived and bearable by the motor.

Comme on l'a indiqué ci-dessus, le montage est agencé pour que la tension aux bornes du condensateur 24 ne puisse jamais être inférieure à la tension aux bornes du condensateur 25. Cette condition correspond au fait que, dans un moteur, le cuivre ne peut jamais être à température inférieure à celle du fer. Par ailleurs, comme on l'a expliqué, la tension aux bornes des condensateurs 24 et 25 ne pourra jamais devenir négative. Il ne faut, en effet, en aucun cas que le circuit simule des températures du cuivre ou du fer inférieures à la température ambiante. As indicated above, the assembly is arranged so that the voltage across the capacitor 24 can never be less than the voltage across the capacitor 25. This condition corresponds to the fact that, in a motor, copper can never be at a temperature lower than that of iron. Furthermore, as explained, the voltage across the capacitors 24 and 25 can never become negative. Under no circumstances should the circuit simulate copper or iron temperatures below ambient temperature.

Il va de soi que diverses modifications pourront être apportées au montage décrit et représenté, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. It goes without saying that various modifications may be made to the assembly described and shown, without departing from the spirit of the invention.

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

R R

2 feuilles dessins 2 sheets of drawings

Claims

642199

1. Device for thermal protection of an electric motor, comprising means for applying, to at least one circuit to cons. time aunt, a voltage image of the current absorbed by the motor, and means for comparing the voltage across a capacitor, which comprises said time constant circuit, to a reference DC voltage and providing a control signal the power supply to the motor is interrupted, each time said voltage across the capacitor exceeds said reference voltage, characterized by a first (1600-16-1901-24) and a second (1700-17-2300-25 ) time constant circuit attacked by said image voltage and respectively driving a first (29) and a second (30) comparator to which a first and a second reference voltage are applied, the time constant of the second circuit being substantially equal to the thermal time constant of the motor indicated by the manufacturer, and the second reference voltage being chosen to correspond to an overload of a few percent relative to the nominal current of the motor, ta ndis that the time constant of the first circuit is chosen to correspond to the cold engine stall time for a current equal to six times said nominal current, and the first reference voltage has a value substantially double that of the second, and by means (2700-27-2701-2702) of unidirectionally slaving the voltage across the capacitor (24) of the first time constant circuit to the voltage across the capacitor (25) of the second circuit, when the latter has tendency to become superior to the first.

2. Device according to claim 1, characterized in that it comprises a third time constant circuit (1700-17-2301-25) which attacks the second comparator (30) and whose time constant is chosen to be substantially equal to five times that of the second circuit, means (9-903-904) for generating a signal indicative of the running or stopping state of the engine, and means (2301-2302) for switching the second and the third circuit with time constant as a function of said signal.

2

3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that each of said time constant circuits comprises a switch-interrupter (16,17) controlled by recurrent pulses.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that said unidirectional servo means comprise an amplifier (27) driven, on an input, by the voltage across the terminals of the capacitor (25) of the second constant circuit time whose other input is connected across the capacitor (24) of the first time constant circuit via a resistor (2702) and whose output is connected to the capacitor (24) of the first constant circuit time by a diode (2701) leakage current of the order of the picoampere, followed by the resistance (2702).

5. Device according to claim 2, characterized in that said means for generating a signal indicative of the running or stopping state of the motor comprises a comparator (9) which compares the image voltage of the current absorbed by the motor with a reference voltage equal to a few percent of that which corresponds to the nominal current.

6. Device according to claim 3, characterized by a comparator (31) receiving, on the one hand, the output voltage of one of the capacitors (24, 25) of the time constant circuits, on the other hand, a negative reference voltage, and by an additional switch-cutter (32) controlled by the output voltage of said comparator and arranged to prevent the negative charge of said capacitor (24, 25).

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that said image voltage of the current is supplied by sensors delivering signals of low intensity, associated with amplifiers (1-2-3), and, after rectification (402-502-602), is applied to a comparator (8) which receives, moreover, a positive reference voltage supplied by a member (9) for indicating the operating state of the motor and causes the progressive discharge a capacitor (802) in the event of phase loss, the voltage across said capacitor (802) being applied to a comparator (10) which provides a cut-off control signal.