FR2598515A1 - Digital device for measuring the speed of an alternator, in particular for starting and monitoring an emergency electricity generator unit - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif numérique de mesure de la vitesse d'un alternateur, en particulier, mais non exclusivement pour le démarrage et le contrôle d'un groupe électrogène de secours. The present invention relates to a digital device for measuring the speed of an alternator, in particular, but not exclusively for starting and controlling a standby generator.
Actuellement, le démarrage et le contrôle des groupes électrogènes pouvant être branchés en secours sur le secteur, lorsque la tension de celui-ci descend au-dessous d'un seuil prédéterminé de tension minimale, sont le plus souvent assurés par des automatismes de type électromécanique ou logique câblée. Currently, the starting and control of generator sets that can be connected to the mains supply when the latter's voltage drops below a predetermined minimum voltage threshold, are most often provided by electromechanical type automations or wired logic.
Pour détecter les divers seuils de vitesse et de tension du groupe électrogène (seuil de vitesse d'arrêt du démarreur du moteur d'entraînement de l'alternateur, seuil de vitesse nominale, seuil de survitesse, etc.), ces technologies utilisent des détecteurs électromécaniques de seuil de vitesse soit par contact centrifuge, soit par dynamo tachymétrique, soit encore par compte-tours, et des détecteurs électromécaniques de seuil de tension, qui manquent de précision et de fiabilité. En outre, divers instruments de mesure, tels que volmètre, fréquence-mètre, compte-tours..., doivent être habituellement prévus pour permettre un contrôle visuel des paramètres de fonctionnement du groupe électrogène.To detect the various speed and voltage thresholds of the generator (threshold speed for stopping the starter of the alternator drive motor, nominal speed threshold, overspeed threshold, etc.), these technologies use detectors electromechanical speed thresholds either by centrifugal contact, or by tachometric dynamo, or even by tachometer, and electromechanical voltage threshold detectors, which lack precision and reliability. In addition, various measuring instruments, such as volmeter, frequency meter, tachometer, etc., must usually be provided to allow visual control of the operating parameters of the generator set.
En outre, les installations connues de ce type souffrent d'un manque d'information sur la nature et la chronologie des changements d'état du groupe électrogène.In addition, known installations of this type suffer from a lack of information on the nature and timing of changes in the state of the generator set.
La présente invention a donc principalement pour but de permettre la détermination de tous les seuils de vitesse d'un alternateur à partir des seules phases de celui-ci, en particulier, mais non exclusivement, pour le démarrage et le contrôle d'un groupe électrtgène. The main object of the present invention is therefore to allow the determination of all the speed thresholds of an alternator from only the phases of the latter, in particular, but not exclusively, for the start-up and control of an generator set. .
A cet effet, la présente invention fournit un dispositif numérique de mesure de la vitesse d'un alternateur, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un circuit d'adaptation d'impédance et de mise en forme, qui est connecté à au moins une phase de l'alternateur et qui produit un signal rectangulaire périodique ayant une fréquence correspondant à celle de la tension de l'alternateur, au moins un circuit de comptage et de mémorisation, qui reçoit ledit signal rectangulaire périodique et qui, à chaque période de celui-ci, produit et stocke une valeur numérique qui est directement proportionnelle à la période de la tension de l'alternateur, et un circuit de calcul numérique, qui est connecté à la sortie du circuit de comptage et de mémorisation et qui calcule la fréquence de la tension de l'alternateur et la vitesse de celui-ci à partir de la valeur numérique mémorisée. To this end, the present invention provides a digital device for measuring the speed of an alternator, characterized in that it comprises at least one impedance matching and shaping circuit, which is connected to at least a phase of the alternator and which produces a periodic rectangular signal having a frequency corresponding to that of the voltage of the alternator, at least one counting and storage circuit, which receives said periodic rectangular signal and which, at each period of this produces and stores a digital value which is directly proportional to the period of the alternator voltage, and a digital calculation circuit, which is connected to the output of the counting and storage circuit and which calculates the frequency of the alternator voltage and its speed from the stored digital value.
Ainsi, tous les seuils de-vitesse de l'alternateur deavant entraîner un. changement d'état des dispositifs de commande associés au.groupe électrogène (seuil-de vitesse d'arrêt du démarreur associé au moteur à combustion interne du groupe élec troène, seuil de survitesse de l'alternateur, seuil de vitesse nominale de l'alternateur), peuvent être déterminés par comparaison de la valeur de la vitesse calculée par ledit circuit de calcul'numérique à des signaux de référence correspondant à des-seuils prédéterminés de vitesse.De même? les seuils de tension devant entratnés un changement d'état des dispositifs de .commande associés au groupe électrogène peuvent être déterminés en mesurant les tensions entre les phases de l'alternateur et entre les phases du secteur et en comparant les tensions ainsi mesurées à des seuils prédéterminés de tension. Le calcul de la fréquence de la tension de l!alternateur, le calcul de la vitesse de celui-ci et les comparaisons aux divers seuils prédéterminés peuvent être avantageusement effectués au moyen d'un microprocesseur convenablement programmé.Dans ce cas, le microprocesseur peut être également programmé-pour stocker en mémoire les valeurs des divers paramètres mesurés ou calculés (fréquence, vitesse, tensions), la nature et a chronologie des changements d'état de l'installation (chute de la tension du secteur audessous du seuil prédéterminé de tension minimale, mise en route du groupe électrogène, arrêt dudit groupe, défauts de fonctionnement du groupe électrogène, ...), et pour commander l'affichage et/ou l'impression des valeurs des paramètres susmentionnés et de la nature et de la chronologie desdits changements d'état. Thus, all of the alternator speed thresholds must lead to one. change of state of the control devices associated with the generator (threshold speed of starter stop associated with the internal combustion engine of the privet generator, overspeed threshold of the alternator, nominal speed threshold of the alternator ), can be determined by comparing the value of the speed calculated by said digital computing circuit with reference signals corresponding to predetermined speed thresholds. the voltage thresholds before a change in state of the control devices associated with the generator set can be determined by measuring the voltages between the phases of the alternator and between the phases of the sector and by comparing the voltages thus measured with thresholds predetermined tension. The calculation of the alternator voltage frequency, the calculation of the speed of the alternator and the comparisons at the various predetermined thresholds can advantageously be carried out by means of a suitably programmed microprocessor. In this case, the microprocessor can be also programmed - to store in memory the values of the various measured or calculated parameters (frequency, speed, voltages), the nature and timing of changes in the status of the installation (drop in mains voltage below the predetermined voltage threshold generator set start-up, generator set stop, generator set malfunctions, etc.), and to control the display and / or printing of the values of the aforementioned parameters and of the nature and chronology said state changes.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux au cours de la description qui va suivre d'une forme d'exécution de la présente invention, donnée en référence aux dessins annexés sur lesquels
La figure 1 est un schéma par blocs montrant le dispositif numérique de mesure de vitesse de l'invention.Other characteristics and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of an embodiment of the present invention, given with reference to the appended drawings in which
Figure 1 is a block diagram showing the digital speed measuring device of the invention.
Les figures 2a et 2b montrent des formes d'onde de signaux apparaissant en divers points du dispositif numérique de mesure de la figure 1, respectivement au démarrage de l'alternateur et à la vitesse nominale de celui-ci. FIGS. 2a and 2b show waveforms of signals appearing at various points of the digital measurement device of FIG. 1, respectively when the alternator is started and at its nominal speed.
La figure 3 est un schéma par blocs d'un dispositif de démarrage et de contrôle d'un groupe électrogène utilisant le dispositif numérique de mesure de vitesse de la figure 1. FIG. 3 is a block diagram of a device for starting and controlling a generator using the digital speed measurement device of FIG. 1.
Le dispositif numérique de mesure de vitesse 10 représenté sur la figure 1 est plus particulièrement destiné à un alternateur triphasé. I1 comprend essentiellement trois circuits d'adaptation d'impédance et de mise en forme 1, à chacun desquels est associé un circuit de comptage et de mémorisation 2, et un circuit de calcul numérique 3 relié aux trois circuits de comptage et de mémorisation 2. The digital speed measurement device 10 shown in FIG. 1 is more particularly intended for a three-phase alternator. I1 essentially comprises three impedance matching and shaping circuits 1, to each of which is associated a counting and storage circuit 2, and a digital calculation circuit 3 connected to the three counting and storage circuits 2.
Chacun des trois circuits d'adaptation d'impédance et de mise en forme 1 comprend un adaptateur d'impédance 4, par exemple un transformateur dont l'enroulement primaire est connecté entre deux des trois phases PH1, PH2 et PH3 de l'alternateur, un redresseur mono-alternance 5 connecté au secondaire du transformateur 4, un amplificateur 6 connecté à la sortie du redresseur 5 et un comparateur 7, dont l'une des entrées est connectée à la sortie de l'amplificateur 6 et dont l'autre entrée reçoit une tension de référence VREF. Pour un alternateur ayant une tension nominale de 380 volts entré phases,le rapportdetransformation du transformateur 4 et le gain de l'amplificateur 6 sont choisis de telle manière que la valeur crête de la tension obtenue à la sortie de l'amplificateur 6 varie par exemple d'environ 1 volt à environ 25 volts en fonction de la tension d'entrée (dans cet exemple, la tension entre deux phases de l'alternateur varie d'environ 5 à 10 volts au démarrage à 380 volts lorsque l'alter
nateur atteint sa vitesse nominale).Dans ce cas, la tension
de référence VREF est choisie de manière à avoir une valeur
légèrement plus faible que la valeur crête de la tension obtenue
à la sortie de l'amplificateur 6 au démarrage de l'alternateur,
par exemple 0,6 ou 0,7 volt comme montré dans la figure 2a. De
Cettè manière, quelle que soit la vitesse de l'alternateur, on
obtient à la sortie de chacun des comparateurs 7 un signal
rectangulaire périodique, dont la fréquence est égale à celle de
la tension de l'alternateur, comme montré dans les figures 2a et
Chacun des trois circuits de comptage et de mémorisation
-2 comprend un compteur 8, dont l'entrée de comptage est connectée
sortie d'une horloge 9 à haute fréquence, et dont l'entrée
- -de remise à zéro est connectée à la sortie du comparateur 7 du
circuit 1 correspondant.La sortie de chaque compteur 8 est con
nectée à l'entrée des données d'une mémoire tampon 11, dont
l'entrée de commande d'écriture est connectée à la sortie du
comparateur 7 du circuit 1 correspondant. Ainsi, à chaque période
.-du signal rectangulaire périodique produit par l'un quelconque
.des trois comparateurs 7, le compteur 8 correspondant totalise
les impulsions délivrées par l'horloge 9. Le front montant des
créneaux produits par le comparateur 7 provoque la mémorisa tlon de la valeur de comptage dans la mémoire tampon correspon
dante 11, puis la remise à zéro du compteur 8.La valeur numé
roque ainsi mémorisée dans chacune des trois mémoires tamponsli est directement proportionnelle à la période de la tension de l'alternateur.Each of the three impedance matching and shaping circuits 1 comprises an impedance adapter 4, for example a transformer whose primary winding is connected between two of the three phases PH1, PH2 and PH3 of the alternator, a full-wave rectifier 5 connected to the secondary of the transformer 4, an amplifier 6 connected to the output of the rectifier 5 and a comparator 7, one of the inputs of which is connected to the output of the amplifier 6 and of which the other input receives a VREF reference voltage. For an alternator having a nominal voltage of 380 volts input phases, the transformation ratio of the transformer 4 and the gain of the amplifier 6 are chosen so that the peak value of the voltage obtained at the output of the amplifier 6 varies for example from approximately 1 volt to approximately 25 volts depending on the input voltage (in this example, the voltage between two phases of the alternator varies from approximately 5 to 10 volts at start-up to 380 volts when the alter
speed reaches nominal speed) .In this case, the voltage
VREF reference is chosen so as to have a value
slightly lower than the peak value of the voltage obtained
at the output of amplifier 6 at the start of the alternator,
for example 0.6 or 0.7 volts as shown in Figure 2a. Of
This way, whatever the speed of the alternator, we
obtains at the output of each of the comparators 7 a signal
periodic rectangular, the frequency of which is equal to that of
the alternator voltage, as shown in Figures 2a and
Each of the three counting and storage circuits
-2 includes a counter 8, of which the counting input is connected
output of a high frequency clock 9, the input of which
- reset is connected to the output of comparator 7 of the
corresponding circuit 1. The output of each counter 8 is con
connected to the data input of a buffer memory 11, of which
the write command input is connected to the output of the
comparator 7 of the corresponding circuit 1. So, in each period
.-of the periodic rectangular signal produced by any one
.of the three comparators 7, the corresponding counter 8 totals
the pulses delivered by the clock 9. The rising edge of the
slots produced by comparator 7 causes the counting value to be memorized in the corresponding buffer memory
dante 11, then resetting counter 8 to zero.
The roque thus memorized in each of the three buffer memories is directly proportional to the period of the alternator voltage.
Par mesure de sécurité, la période de la tension de l'al-
alternateur est déterminée pour chacune des trois phases de l'al- ternateur comme montré dans le schéma de la figure 1 On choisit
alors parmi les trois valeurs de la période mémorisées dans
les mémoires tamponssll celle qui a la plus petite valeur. Ceci
~eut-être effectué par des moyens de sélection de valeur minimale
2:,^ qui sont connectés aux trois mémoires tampons 11 et qui font partie du circuit de calcul numérique 3. Sur la base de la valeur minimale sélectionnée par les moyens 12, le circuit de calcul
numérique 3 calcule ensuite la fréquence F de la tension de l'al
alternateur par la formule
F 1
T où T représente ladite valeur minimale sélectionnée de la période, puis il calcule la vitesse V de l'alternateur par la formule F
V = 50 Vnom pour un alternateur ayant une fréquence nominale de 50 Hz et une vitesse nominale V .La précision du comptage effectué
nom par chacun des compteurs 8 et, par suite, la précision des valeurs calculées de la fréquence et de la vitesse correspond à une période d'horloge, soit 20/us dans le cas où l'horloge 9 a une fréquence de 50 kHz, ce qui donne une précision de + 0,05 Hz à 50 Hz pour la fréquence, et une précision de + 1,5 tr/mn à 1500 tr/mn pour la vitesse.As a safety measure, the period of the voltage of the
alternator is determined for each of the three phases of the alternator as shown in the diagram in figure 1 We choose
then among the three values of the period stored in
the buffers that have the lowest value. This
~ could have been done by means of selection of minimum value
2:, ^ which are connected to the three buffer memories 11 and which form part of the digital calculation circuit 3. On the basis of the minimum value selected by the means 12, the calculation circuit
digital 3 then calculates the frequency F of the voltage of the al
alternator by formula
F 1
T where T represents said selected minimum value of the period, then it calculates the speed V of the alternator by the formula F
V = 50 Vnom for an alternator having a nominal frequency of 50 Hz and a nominal speed V. The accuracy of the counting carried out
name by each of the counters 8 and, consequently, the precision of the calculated values of the frequency and of the speed corresponds to a clock period, that is to say 20 / us in the case where the clock 9 has a frequency of 50 kHz, which gives an accuracy of + 0.05 Hz to 50 Hz for the frequency, and an accuracy of + 1.5 rpm to 1500 rpm for the speed.
Dans la pratique, le circuit de calcul numérique 3 peut être par exemple constitué par un microprocesseur convenablement programme. In practice, the digital computing circuit 3 can for example be constituted by a suitably programmed microprocessor.
La figure 3 montre le dispositif numérique de mesure de vitesse 10. combiné à un dispositif de démarrage et de contrôle 20 d'un groupe électrogène de secours. Sur la figure 3, on a également représenté l'alternateur G du groupe électrogène et son moteur d'entraînement M à combustion interne, par exemple un moteur Diesel. Les trois phases de l'alternateur G peuvent être connectées respectivement aux trois phases R,S et T du secteur 30 au moyen d'un contacteur 13 qui est normalement ouvert lorsque la tension du secteur est supérieure à un seuil prédéterminé de tension minimale. FIG. 3 shows the digital speed measurement device 10. combined with a starting and control device 20 for a standby generator. FIG. 3 also shows the alternator G of the generator set and its internal combustion drive motor M, for example a diesel engine. The three phases of the alternator G can be connected respectively to the three phases R, S and T of the sector 30 by means of a contactor 13 which is normally open when the sector voltage is above a predetermined minimum voltage threshold.
Le dispositif de démarrage et de contrôle 20 comprend un circuit de mesure de tension 14 dont l'entrée est connectée aux trois phases R,S et T du secteur 30 par l'intermédiaire d'un circuit de mise en forme 15. Le circuit de mesure de tension 14 peut être par exemple constitué par un convertisseur analogique-numérique et par des moyens sélectionnant parmi les trois tensions mesurées celle qui a la plus petite valeur. The start-up and control device 20 comprises a voltage measurement circuit 14 whose input is connected to the three phases R, S and T of the sector 30 by means of a shaping circuit 15. The circuit voltage measurement 14 may for example be constituted by an analog-digital converter and by means selecting from the three measured voltages that which has the lowest value.
Le dispositif de démarrage et de contrôle 20 comprend en outre un autre circuit de mesure de tension 16 qui est relié aux trois phases de l'alternateur G à travers le circuit d'adaptation d'impédance et de mise en forme 1 du dispositif numérique de mesure de vitesse 10, le circuit de mesure de tension 16 étant
par exemple connecté à la sortie des adaptateurs d'impédance 4
ou à la sortie des amplificateurs 6 de la figure 1. Le circuit
de mesure de tension 16 peut avoir une constitution semblable
v celle du circuit de mesure de tension 14.The start-up and control device 20 further comprises another voltage measurement circuit 16 which is connected to the three phases of the alternator G through the impedance matching and shaping circuit 1 of the digital device of speed measurement 10, the voltage measurement circuit 16 being
for example connected to the output of the impedance adapters 4
or at the output of amplifiers 6 in Figure 1. The circuit
of voltage measurement 16 can have a similar constitution
v that of the voltage measurement circuit 14.
Le dispositif de démarrage et de contrôle 20 comprend
en outre un circuit de commande 17 pour commander l'arrêt du
groupe électrogène, un circuit de commande 18 pour commander
le le démarreur électrique du moteur M, un circuit de commande 19 pour pour commander le contacteur 13, des moyens comparateurs 21 con-
- flectés au dispositif numérique de mesure de vitesse 10 et aux
premier et second circuits de mesure de tension 14 et 16 pour
comparer. le signal de sortie du dispositif numérique de mesure
10 à plusieurs seuils prédéterminés de vitesse et les signaux
sde sortie des premier et second circuits de mesure de tension
14 et 16 à des seuils prédéterminés de tension, et un circuit
logique de décision 22, dont l'entrée est connectée aux moyens
c.omparateurs 21 et la sortie aux trois circuits de commande 17,
18 et 19, pour activer sélectivement lesdits circuits de commande
en réponse aux résultats des comparaisons effectuées par les - moyens comparateurs.The start-up and control device 20 comprises
in addition a control circuit 17 for controlling the stopping of the
generator, a control circuit 18 for controlling
the electric starter of the motor M, a control circuit 19 for controlling the contactor 13, comparator means 21
- flected to the digital speed measuring device 10 and to
first and second voltage measurement circuits 14 and 16 for
compare. the output signal from the digital measuring device
10 to several predetermined speed thresholds and signals
sde output of the first and second voltage measurement circuits
14 and 16 at predetermined voltage thresholds, and a circuit
decision logic 22, the input of which is connected to the means
c. comparators 21 and the output to the three control circuits 17,
18 and 19, for selectively activating said control circuits
in response to the results of the comparisons made by the - means comparators.
Les moyens comparateurs 21 comprennent un premier com
parateur .23, dont l'une des entrées est connectée à la sortie
du circuit de mesure de tension 14 et dont l'autre entrée reçoit
- un premier signal de référence correspondant au seuil prédéter
miné de tension minimale au-dessous duquel la tension du
secteur 30 est considérée comme insuffisante pour assurer le bon fonctionnement d'une charge (non montrée) connectée au sec
teur, et au-dessous duquel l'alternateur G doit être branché sur le secteur pour assurer l'alimentation correcte de ladite charge.The comparator means 21 comprise a first com
parator .23, one of the inputs of which is connected to the output
of the voltage measurement circuit 14 and from which the other input receives
- a first reference signal corresponding to the predeter threshold
mined minimum voltage below which the voltage of the
sector 30 is considered insufficient to ensure the proper functioning of a load (not shown) connected to dry
tor, and below which the alternator G must be connected to the mains to ensure the correct supply of said load.
Le comparateur 23 est agencé pour fournir un signal logique "1"
sur une première sortie 23a et un signal logique "O" sur une
seconde sortie 23b lorsque le signal de sortie du circuit de me
.sure de tension 14 a une valeur supérieure ou égale à celle du
premier signal de référence, et inversement un signal logique "O"
sur la sortie 23a et un signal logique "1" sur la sortie 23b
lorsque le signal de sortie du circuit 14 a une valeur inférieure à celle du premier signal de référence. Les moyens comparateurs
21 comprennent en outre trois autres comparateurs 24, 25 et 26, dont l'une des entrées est connectée à la sortie du dispositif numérique de mesure de vitesse 10.Le comparateur 24 reçoit
Dur son autre entrée un second signal de référence correspondant à un seuil prédéterminé de vitesse d'arrêt du démarreur du moteur M, et il produit sur sa sortie un signal logique "1" Lorsque le signal de sortie du dispositif numérique de mesure de vitesse 10 a une valeur inférieure à celle du second signal de référence, et un signal logique "0" dans le cas contraire.Le comparateur 25 reçoit sur son autre entrée un troisième signal de référence cor- respondant à un seuil de survitesse de l'alternateur G, et il produit sur sa sortie un signal logique "1" lorsque le signal de sortie du dispositif numérique de mesure de vitesse 10 a une valeur supérieure ou égale à celle du troisième signal de référence, et un signal logique "O" dans le cas contraire, Le comparateur 26 reçoit sur son autre entrée un quatrième signal de référence correspondant à un seuil de vitesse nominale de l'alternateur G, et il produit sur sa sortie un signal logique "1" lorsque le signal de sortie du dispositif numérique de mesure de vitesse 10 a une valeur supérieure ou égale à celle du quatrième signal de référence, et un signal logique "0" dans le cas contraire.Les moyens comparateurs 21 comprennent en outre un cinquième comparateur 27 dont lune des entrées est connectée à la sortie du circuit de mesure de tension 16 et dont l'autre entrée reçoit un cinquième signal de référence correspondant à un seuil de tension minimale au-dessus duquel l'alternateur G peut être branché sur le secteur 30 par le contacteur 13. La valeur du cinquième signal de référence peut être égale à celle du premier signal de référence appliqué au comparateur 23. Le comparateur 27 produit sur sa sortie un signal logique "1" lorsque la valeur du signal de sortie du circuit de mesure de tension 16 est supérieure ou égale à la valeur du cinquième signal de référence, et un signal logique "0" dans le cas contraire.Comparator 23 is arranged to supply a logic signal "1"
on a first output 23a and a logic signal "O" on a
second output 23b when the me circuit output signal
voltage measurement 14 has a value greater than or equal to that of
first reference signal, and conversely a logic "O" signal
on output 23a and a logic signal "1" on output 23b
when the output signal from circuit 14 has a value lower than that of the first reference signal. Comparator means
21 further comprise three other comparators 24, 25 and 26, one of the inputs of which is connected to the output of the digital speed measurement device 10. The comparator 24 receives
On its other input, a second reference signal corresponding to a predetermined threshold for the speed of stopping the starter of the motor M, and it produces on its output a logic signal "1" When the output signal of the digital speed measuring device 10 has a value lower than that of the second reference signal, and a logic signal "0" otherwise. The comparator 25 receives on its other input a third reference signal corresponding to an overspeed threshold of the alternator G , and it produces on its output a logic signal "1" when the output signal of the digital speed measurement device 10 has a value greater than or equal to that of the third reference signal, and a logic signal "O" in the case on the contrary, The comparator 26 receives on its other input a fourth reference signal corresponding to a nominal speed threshold of the alternator G, and it produces on its output a logic signal "1" when the output signal of the digital device ic speed measurement 10 has a value greater than or equal to that of the fourth reference signal, and a logic signal "0" otherwise. The comparator means 21 further comprises a fifth comparator 27 of which one of the inputs is connected to the output of the voltage measurement circuit 16 and the other input of which receives a fifth reference signal corresponding to a minimum voltage threshold above which the alternator G can be connected to the sector 30 by the contactor 13. The value of the fifth reference signal can be equal to that of the first reference signal applied to the comparator 23. The comparator 27 produces on its output a logic signal "1" when the value of the output signal of the voltage measurement circuit 16 is greater or equal to the value of the fifth reference signal, and a logic signal "0" otherwise.
Le circuit logique de décision 22 comprend une première porte OU 28 dont l'une des entrées est connectée à la sortie 23a du comparateur 23 et dont l'autre entrée est connectée à la sortie d'une seconde porte OU 29 à plusieurs entrées. Une première entrée de la porte OU 29 est connectée à la sortie du comparateur 25. La porte OU 29 reçoit sur ses autres entrées des signaux de défaut S S1, S2, S3, S4, qui sont respectivement au niveau logique "1" lorsque des capteurs associés au moteur M détectent un défaut de fonctionnement du moteur M. Lesdits capteurs peuvent par exemple comprendre un capteur de température d'eau, un capteur de pression d'eau, un capteur de température d'huile et un capteur de pression d'huile.Le circuit logique de décision 22 comprend en outre une première porte ET 31 à trois entrées, dont une première entrée est connectée à la sortie 23b du comparateur 23, une seconde entrée à la sortie du comparateur 24 et une troisième entrée à la sortie de la porte OU 29 à travers un inverseur logique 32. Le circuit logique de décision 22 comprend en outre une deuxième porte ET 33 dont les entrées sont respectivement connectées aux sorties des co-mparateurs 26 et 27 et dont la sortie est connectée à l'entrée du circuit de commande 19. The decision logic circuit 22 comprises a first OR gate 28, one of the inputs of which is connected to the output 23a of the comparator 23 and the other input of which is connected to the output of a second OR gate 29 with several inputs. A first input of the OR gate 29 is connected to the output of the comparator 25. The OR gate 29 receives on its other inputs fault signals S S1, S2, S3, S4, which are respectively at logic level "1" when sensors associated with engine M detect a malfunction of engine M. Said sensors may for example comprise a water temperature sensor, a water pressure sensor, an oil temperature sensor and a pressure sensor The decision logic circuit 22 further comprises a first AND gate 31 with three inputs, a first input of which is connected to the output 23b of the comparator 23, a second input at the output of the comparator 24 and a third input at the output of the OR gate 29 through a logic inverter 32. The decision logic circuit 22 further comprises a second AND gate 33 whose inputs are respectively connected to the outputs of the co-mparators 26 and 27 and whose output is connected to the Entrance of the control circuit 19.
Bien que les moyens comparateurs 21 et le circuit logique de décision 22 représentés dans la figure 3 soient constitués respectivement par des comparateurs et par des portes logiques, les tâches assignées aux moyens comparateurs 21 et au circuit logique de décision 22 peuvent être exécutées par un microprocesseur convenablement programmé, qui peut être le même que celui qui calcule la fréquence et la vitesse dans le dispositif numérique de mesure de vitesse 10. Les signaux de référence respectivement appliqués aux comparateurs 23 à 27 peuvent être des signaux numériques qui sont par exemple pré-enregistrés dans la mémoire du microprocesseur ou fournis par des codeurs respectifs 34 à 38. Although the comparator means 21 and the decision logic circuit 22 shown in FIG. 3 are constituted respectively by comparators and by logic gates, the tasks assigned to the comparator means 21 and to the decision logic circuit 22 can be executed by a microprocessor suitably programmed, which can be the same as that which calculates the frequency and the speed in the digital speed measuring device 10. The reference signals respectively applied to the comparators 23 to 27 can be digital signals which are for example pre-recorded in the microprocessor memory or supplied by respective encoders 34 to 38.
On décrira maintenant le fonctionnement du dispositif de démarrage et de contrôle 20 de la figure 3. Tant que la tension entre deux phases quelconques du secteur 30 reste suprieure au seuil prédéterminé de tension minimale, le groupe électrogène ne fonctionne pas. En conséquence, la sortie du comparateur 24 est au niveau logique "l" et les sorties des comparateurs 25 à 27.sont au niveau logique "O". La porte ET 33 est donc invalidée, le circuit de commande 19 est désactivé et le contacteur 30 est ouvert. Si la température et la pression d'eau et la température et la pression d'huile du moteur M sont normales, la sortie de la porte OU 29 est aussi au niveau logique "O", la sortie de l'inverseur 32 est au niveau logique "1", et la porte ET 31 est validée par les signaux logiquç "l" présents sur ses deuxième et troisième entrées. The operation of the start-up and control device 20 of FIG. 3 will now be described. As long as the voltage between any two phases of the sector 30 remains above the predetermined threshold of minimum voltage, the generator set does not operate. Consequently, the output of comparator 24 is at logic level "l" and the outputs of comparators 25 to 27. are at logic level "O". The AND gate 33 is therefore disabled, the control circuit 19 is deactivated and the contactor 30 is open. If the temperature and the water pressure and the engine oil temperature and pressure M are normal, the output of the OR gate 29 is also at logic level "O", the output of the inverter 32 is at the level logic "1", and the AND gate 31 is validated by the logic signals "l" present on its second and third inputs.
Lorsque la tension entre deux phases quelconques du secteur 30 chute au-dessous du seuil prédéterminé de tension minimale, ceci est détecté par le comparateur 23 qui produit sur sa sortie 23b un signal logique "1", qui transite à travers la porte ET 31 et active le circuit de commande 18, lequel actionne le démarreur du moteur M. Lorsque la vitesse de rotation du moteur M et de l'alternateur G atteint le seuil de vitesse d'arrêt du démarreur, ceci est détecté par le comparateur 24 dont la sortie passe au niveau logique "0". La sortie de la porte ET 31 passe donc aussi au niveau logique "0", ce qui désactive le circuit de commande 18 et provoque l'arrêt du démarreur du moteur
M. Lorsque l'alternateur G atteint son seuil de vitesse nominale, ceci est détecté par le comparateur 26 qui produit sur sa sortie un signal logique "1" qui valide la porte ET 33.Lorsque la plus petite des tensions entre phases de l'alternateur G atteint le seuil de tension mininale pré-enregistré dans le mémoire du microprocesseur ou défini par le codeur 38, ceci est détecté par le comparateur 27, qui produit alors sur sa sortie un signal logique "1" qui transiste à travers la porte ET 33 pour activer le circuit de commande 19, lequel provoque la fermeture du contacteur 13.When the voltage between any two phases of the sector 30 drops below the predetermined minimum voltage threshold, this is detected by the comparator 23 which produces on its output 23b a logic signal "1", which passes through the AND gate 31 and activates the control circuit 18, which actuates the starter of the engine M. When the speed of rotation of the engine M and of the alternator G reaches the threshold for the starter stop speed, this is detected by the comparator 24 whose output goes to logic level "0". The output of AND gate 31 therefore also goes to logic level "0", which deactivates the control circuit 18 and causes the starter motor to stop
M. When the alternator G reaches its nominal speed threshold, this is detected by the comparator 26 which produces on its output a logic signal "1" which validates the AND gate 33. When the smallest of the voltages between phases of the alternator G reaches the minimum voltage threshold prerecorded in the microprocessor memory or defined by the encoder 38, this is detected by the comparator 27, which then produces on its output a logic signal "1" which passes through the AND gate 33 to activate the control circuit 19, which causes the contactor 13 to close.
Tant que la plus petite des tensions entre phases du secteur 30 reste inférieure au seuil de tension minimale préenregistré dans la mémoire du microprocesseur ou défini par le codeur 34, le groupe électrogène reste en fonctionnement et branché au secteur. Lorsque la plus petite des tensions entre phases du secteur redevient supérieure ou égale audit seuil de tension minimale, ceci est détecté par le comparateur 23, qui produit sur sa sortie 23a un signal logique "1" qui transite à travers la porte OU 28 pour activer le circuit de commande 17, lequel provoque alors l'arrêt du groupe électrogène. Il en résulte que les sorties des comparateurs 26 et 27 passent au niveau logique "O", de même que la sortie de la porte ET 33, ce qui désactivél)le circuit de commande 19, lequel provoque l'ouverture du contacteur 13.Le dispositif de démarrage et de contrôle 20 reste alors dans cet état tant que la plus petite des tensions entre phases du réseau 30 reste supérieure ou égale audit seuil de tension minimale. Pendant le fonctionnement du groupe électrogène, si la-vitesse de l'alternateur G devient supérieure ou égale au seuil de survitesse pré-enregistré dans la mémoire du microprocesseur ou défini par le codeur 36, ceci est détecté par le comparateur 25, qui produit sur sa sortie un signal logique "1" qui transite successivement à travers les portes OU 29 et 28, pour activer le circuit de commande 17, lequel provoque l'arrêt du groupe électrogène.De même, si la température ou la pression d'eau ou la température ou la pression d'huile du moteur M devient anormale pendant le fonctionnement du moteur, le signal de défaut correspondant S1, S2, S3 ou S4 est émis et transite successivement à travers les portes 29 et 28 pour activer le circuit de commande 17 et provoquer l'arrêt du groupe électrogène. As long as the smallest of the phase-to-phase voltages of the sector 30 remains below the minimum voltage threshold prerecorded in the microprocessor memory or defined by the encoder 34, the generator set remains in operation and connected to the sector. When the smallest of the phase-to-phase voltages of the sector becomes greater than or equal to said minimum voltage threshold, this is detected by the comparator 23, which produces on its output 23a a logic signal "1" which passes through the OR gate 28 to activate the control circuit 17, which then causes the generator set to stop. As a result, the outputs of the comparators 26 and 27 pass to logic level "O", as does the output of the AND gate 33, which deactivates) the control circuit 19, which causes the contactor 13 to open. starting and control device 20 then remains in this state as long as the smallest of the phase-to-phase voltages of the network 30 remains greater than or equal to said minimum voltage threshold. During the operation of the generator set, if the alternator speed G becomes greater than or equal to the overspeed threshold prerecorded in the microprocessor memory or defined by the encoder 36, this is detected by the comparator 25, which produces on its output a logic signal "1" which passes successively through the OR gates 29 and 28, to activate the control circuit 17, which causes the generator set to stop. Likewise, if the water temperature or pressure or the engine oil temperature or pressure becomes abnormal during engine operation, the corresponding fault signal S1, S2, S3 or S4 is issued and passes successively through doors 29 and 28 to activate the control circuit 17 and stop the generator set.
Un ou plusieurs afficheurs numériques peuvent être prévus pour afficher les tensions mesurées par les circuits de mesure 14 et 16, et pour afficher la fréquence et la vitesse calculées dans le dispositif numérique de mesure 10. En outre, une imprimante, commandée par le microprocesseur, peut être prévue pour imprimer tous les changements d'état du système, ainsi que la date et l'heure desdits changements d'état. La bande imprimée permet ainsi une meilleure gestion du système par la connaissance exacte de l'heure et de la nature de chacun des changements d'état. One or more digital displays can be provided to display the voltages measured by the measurement circuits 14 and 16, and to display the frequency and the speed calculated in the digital measurement device 10. In addition, a printer, controlled by the microprocessor, provision may be made to print all system status changes, as well as the date and time of such status changes. The printed strip thus allows a better management of the system by the exact knowledge of the time and the nature of each change of state.
Il va de soi que la forme d'exécution de la présente invention qui a été décrite ci-dessus a-été donnée à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être facilement apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. C'est ainsi notamment que, au lieu de connecter chacun des trois adaptateurs 4 de la figure 1 entre deux des trois phases de l'alternateur, il est possible de les connecter chacun entre une phase respective et un point neutre dans le cas où un tel point neutre existe. En outre, dans une version simplifiée du dispositif numérique de mesure de vitesse 10, il est possible de prévoir un seul circuit d'adaptation et de mise en forme 1 et un seul circuit de comptage et de mémorisation 2. En outre, au lieu d'utiliser un redresseur mono-alternance 5, il est possible d'utiliser un redresseur bi-alternance. Dans ce cas, ia fréquence du signal rectangulaire délivrée par le comparateur 7 est égale au double de la fréquence F de la tension de l'alternateur et la valeur de la période T mémorisée dans la mémoire tampon 11 est égale à la moitié de la période de la tension de l'alternateur. En conséquence, le circuit de calcul numérique 3 doit dans ce cas calculer la fréquence F par la formule
F 2
T
En outre, au lieu que les deux circuits de mesure de tension 14 et 16 mesurent la plus petite des tensions entre phases du secteur et de l'alternateur, respectivement, ils peuvent être conçus pour mesurer la valeur moyenne desdites tensions. It goes without saying that the embodiment of the present invention which has been described above has been given by way of purely indicative and in no way limitative example, and that numerous modifications can be easily made by those skilled in the art. art without departing from the scope of the present invention. Thus in particular that, instead of connecting each of the three adapters 4 of FIG. 1 between two of the three phases of the alternator, it is possible to connect them each between a respective phase and a neutral point in the case where a such a neutral point exists. In addition, in a simplified version of the digital speed measurement device 10, it is possible to provide a single adaptation and shaping circuit 1 and a single counting and storage circuit 2. In addition, instead of '' use a full-wave rectifier 5, it is possible to use a full-wave rectifier. In this case, the frequency of the rectangular signal delivered by the comparator 7 is equal to twice the frequency F of the alternator voltage and the value of the period T stored in the buffer memory 11 is equal to half of the period of the alternator voltage. Consequently, the digital calculation circuit 3 must in this case calculate the frequency F by the formula
F 2
T
Furthermore, instead of the two voltage measurement circuits 14 and 16 measuring the smallest of the phase-to-phase voltages of the mains and of the alternator, respectively, they can be designed to measure the average value of said voltages.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8606606A FR2598515B1 (en) | 1986-05-07 | 1986-05-07 | DIGITAL DEVICE FOR MEASURING THE SPEED OF AN ALTERNATOR, PARTICULARLY FOR STARTING AND CONTROLLING A BACKUP GENERATOR |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8606606A FR2598515B1 (en) | 1986-05-07 | 1986-05-07 | DIGITAL DEVICE FOR MEASURING THE SPEED OF AN ALTERNATOR, PARTICULARLY FOR STARTING AND CONTROLLING A BACKUP GENERATOR |
| EP87401478A EP0296295A1 (en) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | Digital alternator speed-measuring apparatus, especially for starting and controlling an emergency power generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2598515A1 true FR2598515A1 (en) | 1987-11-13 |
| FR2598515B1 FR2598515B1 (en) | 1988-07-01 |
Family
ID=26111800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8606606A Expired FR2598515B1 (en) | 1986-05-07 | 1986-05-07 | DIGITAL DEVICE FOR MEASURING THE SPEED OF AN ALTERNATOR, PARTICULARLY FOR STARTING AND CONTROLLING A BACKUP GENERATOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2598515B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB924387A (en) * | 1960-05-09 | 1963-04-24 | Rolls Royce | Improvements in and relating to frequency multiplying apparatus |
| GB2150286A (en) * | 1983-11-23 | 1985-06-26 | Ciba Geigy Ag | Monitoring free-running properties of rollers |
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| US4580127A (en) * | 1983-03-28 | 1986-04-01 | Jet Electronics & Technology Inc. | Circuit for converting analog bipolar signals to digital signals |
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1986
- 1986-05-07 FR FR8606606A patent/FR2598515B1/en not_active Expired
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2598515B1 (en) | 1988-07-01 |
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