FR2673777A1 - Procede et dispositif pour la protection et la conduite de moteurs electriques, d'autres moyens d'exploitation ou d'installations electriques selon des criteres de duree de vie. - Google Patents

Abstract

Procédé pour la protection et la conduite d'installations électriques selon des critères de durée de vie déterminée par la charge thermique, par utilisation de dispositifs modèles et/ou de sondes de température pour le contrôle de la température et de dispositifs pour la formation de valeurs de paramètres relatives à la durée de vie consommée ainsi que de dispositifs pour prédire la durée de vie restante, dans lequel des intervalles de temps de mesure, définis en fonction du mode de fonctionnement de l'installation électrique, il est formé une valeur de mesure caractérisant sa durée de vie consommée et en ce que, par une comparaison avec le temps de fonctionnement déjà écoulé, est détermiée la durée de vie consommée et en ce qu'à partir de celle-ci, il est à nouveau pris des décisions pour la protection du moteur ou la conduite du fonctionnement du moteur pour l'intervalle de temps suivant, sur la base des paramètres déterminant la durée de vie du moteur et enregistrée par une valeur de mesure.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la

protection, le fonctionnement et l'affichage de la durée de vie restante de moteurs, en particulier des enroulements de moteurs électriques, dont la température est plus ou moins voisine de la tempéra- ture des enroulements, mais aussi en général pour les moteurs électriques ou d'autres moyens d'exploitation électriques, y compris des installations de distribution électriques dont la durée de vie est largement déterminée

par la température de fonctionnement.

Une analyse, conduite au plan mondial il v a plusieurs années et concernant l'utilisation des moteurs électriques, en particulier des moteurs synchrones triphasés, a montré que ces moyens ne sont utilisés qu'X environ 60 % de leur puissance nominale Ceci a pour conséquence une aggravation des valeurs du rendement, mais surtout du facteur de puissance Ceci conduit à une plus grande consommation de courant, à des pertes de ligne ou encore à la pose de lignes de section plus importante Etant donné que plusieurs millions de ces moteurs sont en usage, il existe dans ce domaine un grand potentiel d'économie d'énergie électrique ou de cuivre pour conducteurs, si au lieu des machines non utilisées & pleine puissance, on utilise des moteurs électriques qui fonctionnent à leur puissance nominale ou au voisinage de celle-ci Etant donné que dans ces cas, on passe toujours à un moteur plus petit, il s'ajoute d'autres économies

qui résultent de la masse plus petite du moteur, c'est-à-

dire des économies de cuivre pour le bobinage, du fer magnétique de grande qualité, des matériaux isolants,

etc Elles sont aussi d'un ordre de grandeur considera-

ble Par exemple, dans la gamme des petites puissances, si l'on remplaçait un moteur utilisé A 60 % par un plus

petit moteur utilisé A 100 % dans ce cas, il en résulte-

rait une économie de masse d'environ 30 %.

L'existence de ces grandes possibilités d'écono-

miser de l'énergie électrique et du matériel a conduit

aux efforts les plus divers en vue d'augmenter et d'op-

timaliser l'utilisation des moteurs électriques Pour le fonctionnement permanent, l'optimalisation consiste en un fonctionnement à la puissance nominale pour laquelle la température limite du bobinage est à peu près atteinte. La durée de vie nominale des enroulements qui s'applique

dans ce cas est approximativement connue dans ces condi-

tions. Mais en règle générale on à une prédominance des

cas, en particulier aux points critiques pour le fonc-

tionnement d'ensemble, dans lesquels les moteurs doivent fonctionner sous des charges fortement fluctuantes Pour

ce régime de charge variable, il n'est possible d'at-

teindre une utilisation optimale en moyenne que si les moteurs sont temporairement surchargés, afin de compenser à nouveau les déficits ou les réserves se produisant pendant les phases de sous-charge Dans ce cas, la température des enroulements utilisable pendant les phases de surcharge, dépend de l'importance des déficits ou des réserves des phases de sous-charge La limite de température ne peut donc pas être fixe vers le haut, mais doit être continue ou utilisable jusqu'à une température causant la défaillance immédiate du bobinage Or il n'est plus possible ainsi de recourir & la technique usuelle de protection des moteurs qui repose généralement sur le

contrôle d'une limite de température fixe Ceci s'ap-

plique par analogie aussi à d'autres moyens d'exploi-

tation électriques.

Pour la protection des moteurs ou encore d'autres

moyens d'exploitation électriques (par ex transforma-

teurs, installations de distribution) dont la durée de vie dépend essentiellement de la température, il a été utilisé jusqu'à présent des dispositifs qui, par le contrôle du courant de charge, simulent la température, soit mécaniquement (bilames) soit à-l'aide de moyens électroniques (déclencheurs électroniques), dans le moyen d'exploitation protéger et, dans le cas d'un dépassement d'une valeur limite sélectionnée, délivrent un signal ou déclenchent Il est parfois prévu aussi des sondes de température, directement montées dans le bobinage, qui engendrent ce signal de déclenchement en cas de dépassement d'une température limite.

Tous ces dispositifs ont en commun cet inconvé-

nient qu'ils fonctionnent uniquement selon une limite de température fixe et sans fonction de mémoire, ce qui fait

que les répercussions sur la durée de vie de la tempéra-

ture de fonctionnement atteinte ne sont pas enregistrées

ni prises en compte.

Il n'a guère été possible non plus avec les dispositifs connus d'enregistrer jusqu'à cette date les répercussions des harmoniques supérieures A cet effet on connaît certes déjà des propositions (DD-PS 247 551) qui

enregistrent l'influence de ces harmoniques proportion-

nellement à la fréquence ou au carré de la fréquence,

mais qui ne peuvent traiter que des processus se produi-

sant une fois.

Il est essentiel, par ailleurs, que pour les processus imbriqués les uns dans les autres et dépendant les uns des autres, en particulier, on ait la certitude qu'aucun moyen d'exploitation, notamment un moteur, ne tombe en panne de manière incontrôlée et inattendue Ceci suppose qu'un contrôle, un affichage, une signalisation concernant l'état du moteur, en particulier concernant sa durée de vie restante soient possibles C'est la raison pour laquelle la technique de contrôle et de protection doit reposer sur des critères d'usure directs du bobinage du moteur qui de leur côté dépendent essentiellement de

la température.

La durée de vie dite consommée constitue l'un de ces critères d'usure Dans le brevet US 4 525 763 il est décrit un procédé de ce type pour la protection de moteurs électriques et pour la prédiction de leur durée de vie, à partir de la détermination de la durée de vie

consommée L'idée de hase de ce procédé est représentée à-

la fig 1.

Aux points P et Q (fig 1) il est déterminé un état de vieillissement thermique du bobinage du moteur et il est calculé le temps tn par extrapolation linéaire

jusqu'à la ligne 1,0, c'est-&-dire par le taux de varia-

tion de l'état de vieillissement entre P et Q tn repré-

sente la durée de vie que le moteur atteint lorsqu'il est sollicité comme pendant l'intervalle de temps compris entre les points P et Q Cette durée de vie est comparée à la durée de vie souhaitée et en fonction du résultat de la comparaison, il est décidé, par un circuit logique, si

le moteur doit être coupé ou non.

Cette solution présente cependant encore les graves inconvénients suivants: Pour la projection de la durée de vie, on utilise une droite dont le domaine d'extrapolation est supérieur de plusieurs puissances de dix à la distance séparant les deux points par lesquels passe cette droite, ce qui fait que ce qui se produit éventuellement

déterminé par des hasards dans un intervalle extrême-

ment petit, de l'ordre de quelques secondes à quelques minutes, est transféré & l'ensemble de la durée de vie,

de l'ordre de plusieurs dizaines de milliers d'heures.

L'extrapolation de la durée de vie exige des circuits et des calculs correspondants et est donc très complexe. La méthode de la projection ne prend en compte que la variation de l'état de vieillissement entre les points P et Q L'emplacement absolu des points, c'est-à -dire l'historique du moteur n'est pas englobé dans la décision de déclenchement C'est ainsi que la paire de points (P'; Q') donne la même projection de durée de vie que la paire (P; Q), bien qu'en P' et Q' la situation soit bien plus favorable en ce qui concerne la

durée de vie.

r La durée de vie déterminée par projection est certes toujours comparée à la durée de vie souhaitée qui, en règle générale, est celle indiquée par le fabricant pour des conditions normales, mais il n'est pas possible d'en tirer la durée de vie restante riche d'infor- mations pour l'utilisateur que le moteur aurait encore s'il fonctionnait dans des conditions normales pendant

son temps de fonctionnement restant.

La méthode indiquée ne permet pas une stratégie

de protection, à_ définir a priori et adaptée aux varia-

tions de charge caractéristiques d'un cas d'application

du moteur Un autre document mentionne aussi les diffi-

cultés rencontrées dans le choix de critères appropriés pour la protection des moteurs fondée sur la durée de vie, et traite des bases et de la signification des mesures de la durée de vie consommée pour la protection des moteurs (voir Busch, R: Motor Uberwachung auf der Basis der Bestimmung des Lebensdauerverbrauchs Elektrie

43 ( 1989)8, pages 287 à 289).

-Le procédé indiqué se rapporte uniquement à-un

vieillissement purement thermique du bobinage.

La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients décrits du procédé connu et de réaliser un dispositif de protection fondé sur la durée de vie du récepteur à protéger ou à contrôler, en particulier du moteur, permettant d'empêcher une surcharge inadmissible et conduisant à une destruction directe du moteur, mais qui en même temps et en particulier dans le cas d'une charge très fluctuante, permette d'utiliser pleinement les possibilités du moyen d'exploitation à protéger, afin de réaliser les économies d'énergie et de matière décrits ci-dessus, par une pleine utilisation de la puissance Un

autre but consiste A élargir le procédé de manière à-

permettre la conduite d'un moteur ou d'un moyen d'exploi-

tation, fondée sur la durée de vie souhaitée, par des moyens plus simples et fonctionnant de façon précise et de manière aussi, que dans le cas o la durée de vie

n'est pas donnée ou dans le cas d'une charge très fluc-

tuante, il se produise une signalisation lorsqu'une valeur à sélectionner de la durée de vie atteinte est

obtenue, pour la décision à prendre concernant la con-

duite du fonctionnement. Suivant l'invention il est proposé un procédé et le matériel informatique ou le dispositif correspondant qui, &' partir d'une seule valeur mesurée de la durée de vie consommée et de sa comparaison avec le temps écoulé jusqu'à l'instant auquel la durée de vie consommée mentionnée a été mesurée, permettent de prendre des décisions concernant la protection du moteur et/ou la conduite du moteur lorsque cet instant est atteint, d'après des valeurs de vieillissement prédéterminées du bobinage du moteur et qui, en même temps, calculent les critères pour la protection et la conduite du moteur pour

le temps à venir, en fonction de l'historique du moteur.

Ces critères s'appliquent jusqu'à ce que soit atteinte une valeur de la durée de vie consommée, également librement prédéterminée, à un instant à partir duquel les critères pour la protection et la conduite du moteur sont a nouveau déterminés pour l'étape à venir Le calcul des critères s'effectue dans ce cas de manière que la durée de vie souhaitée ou sa valeur escomptée soit assurée ou atteinte avec une précision donnée La durée de vie consommée est toujours calculée dans ce cas pour des valeurs quelconques des facteurs qui la déterminent, comme si elle résultait de valeurs normales de ces facteurs (donc en ce qui concerne la température par exemple, pour la température limite du matériau isolant utilisé), de sorte que par la simple formation d'une différence entre la durée de vie normale indiquée par le fabricant du bobinage et la durée de vie consommée, il est possible de déterminer la durée de vie restante que l'on obtient lorsque le moteur continue, t partir de l'instant considéré, de fonctionner dans des conditions normales, c'est-à-dire sous la charge nominale Pour estimer ces valeurs de durée de vie normale l'utilisateur du moteur dispose d'une bien plus grande expérience que pour estimer la durée de vie dans d'autres conditions En particulier pour une charge tr As fluctuante qui constitue un domaine d'application principal de la protection ou du fonctionnement des moteurs fondés sur la durée de vie, il est plus utile à l'utilisateur de connaître cette valeur que celle qui représente la durée de vie restante que le moteur atteindrait s'il continuait de fonctionner comme dans l'intervalle de mesure passé, bien que cette valeur puisse aussi être déterminée selon le procédé proposé ici. Conformément à l'invention, le procédé pour la

protection et la conduite de moteurs électriques, d'au-

tres moyens d'exploitation électriques ou d'installations électriques selon des critères de durée de vie qui est déterminée en particulier par la charge thermique, par utilisation de dispositifs modèles et/ou de sondes de température pour le contrôle de la température et de dispositifs pour la formation de valeurs de paramètres relatives à la durée de vie consommée ainsi que de dispositifs pour prédire la durée de vie restante est caractérisé en ce qu'à des intervalles de temps de mesure, définis ou à déterminer en fonction du mode de

fonctionnement du moteur à protéger ou du moyen d'exploi-

tation électrique, il est formé une valeur de mesure caractérisant sa durée de vie consommée et en ce que, par une comparaison avec le temps de fonctionnement déjà écoulé, il est déterminé la durée de vie consommée et en ce qu'à partir de celle-ci, il est à nouveau pris des décisions pour la protection du moteur ou la conduite du fonctionnement du moteur pour l'intervalle de temps suivant, sur la base des paramètres déterminant la durée

de vie du moteur et enregistrés par une valeur de mesure.

Suivant d'autres caractéristiques de l'inven-

tion: à un instant quelconque ou à-la fin d'un intervalle de temps de mesure, la durée de vie consommée entre-temps par le moteur ou le moyen d'exploitation électrique, est indiquée pour une charge quelconque ou des charges définies, en tant que multiple de la charge nominale; pour une durée de vie à atteindre donnée d'un moteur ou d'un moyen d'exploitation électrique, la charge

suivante est réglée par la charge à entraîner ou à-

conduire, à partir de la durée de vie consommée consta-

tée, de manière que la durée de vie souhaitée soit atteinte; pour des moyens connus, il est obtenu un signal de température caractérisant la charge thermique du moteur à contrôler ou du moyen d'exploitation, en ce que ce signal de température est détecté suivant un certain

rythme, en ce qu'il est formé CI partir de là une tempéra-

ture équivalente déterminant la durée de vie, en ce qu'à-

partir de cette donnée il est obtenu une grandeur à-

l'aide d'une fonction mémorisée ou d'une équation mathé-

matique qui détermine le vieillissement du moteur ou du moyen d'exploitation électrique par rapport au temps de fonctionnement écoulé, en ce qu'à partir de cette donnée il est déterminé, dans un étage de multiplication, la durée de vie consommée et en ce que celle-ci est intégrée et stockée dans une mémoire; pour une comparaison entre la durée de vie

consommée déterminée et la durée de vie consommée mémo-

risée, il est formé et affiché, par la formation d'une différence avec une durée de vie normale à donner, la durée de vie restante avec une charge égale ou différente du moteur ou du moyen d'exploitation; le procédé suivant l'invention fait partie d'une grande commande d'une installation industrielle; pour une conduite commandée du fonctionnement du moteur ou du moyen d'exploitation, en vue d'atteindre la durée de vie souhaitée et la possibilité d'une pleine utilisation, y compris dans le cas de variations de la

charge, il est formé le quotient du temps de fonctionne-

ment total t et de la durée de vie consommée tv, dont la sortie commande un comparateur qui, dans le cas d'une charge multiple qui ne permet plus d'atteindre la durée de vie souhaitée, reçoit un signal et qui, aussitôt ou après une temporisation commandée par un organe de temps, sépare le moteur ou le moyen d'exploitation du réseau ou le met à l'arrêt, par des déclencheurs;

les grandeurs appréciant l'état de fonctionne-

ment, sont affichées au moyen de consoles de visualisa-

tion; le signal de température t est directement envoyé à des organes de valeur de seuil dont l'un, pour une température sélectionnée du moteur & contrôler ou du moyen d'exploitation, produit une signalisation par des éléments d'affichage et l'autre organe de valeur de seuil provoque une coupure immédiate, par des déclencheurs, en même temps qu'une signalisation, avant que ne soit atteinte une température critique du moteur ou du moyen d'exploitation, provoquant des dommages irréversibles; l'ensemble du dispositif et les éléments individuels ou les fonctions individuelles nécessaires, sont intégrés dans un microcalculateur sur une pastille;

grâce une construction modulaire du disposi-

tif, des fonctions individuelles sont utilisées en une combinaison optionnelle; les éléments individuels du dispositif suivant l'invention et les périphériques, nécessaires cet effet, sont intégrés dans un appareil ou un bottier et en ce que cet appareil peut coopérer avec des appareillages de commutation quelconques ou des dispositifs de conduite

de processus ou peut être combiné avec ceux-ci.

Diverses autres caractéristiques de l'invention

ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui

suit.

Des formes de réalisation de l'objet de l'inven-

tion sont représentées, à titre d'exemples non limita-

tifs, aux dessins annexés.

La fig 1 est une courbe explicative d'une extrapolation de viellissement. La fig 2 est un diagramme représentatif de fonction s'appliquant 3 un moteur et influant sur sa

durée de vie.

Les fig 3 et 4 sont des schémas illustratifs de

durées de vie.

Les fig 5 a et 5 b sont des courbes fonction du

temps faisant ressortir des événements particuliers.

La fig 6 est un exemple de réalisation de moyens

d'un dispositif pour la protection d'un moteur électri-

que.

La fig 2 représente un diagramme de durée de vie dans lequel la durée de vie consommée qui est déterminée par la température et éventuellement par la tension électrique et la sollicitation mécanique du bobinage, suivant la loi sur la durée de vie s'appliquant à ce cas,

est portée en fonction du temps La durée de vie consom-

mée résulte de la somme des valeurs de durée de vie consommée de N intervalles de longueur it Les valeurs tv (k> peuvent être calculées soit à partir des données du bobinage et des facteurs d'usure que sont la température, la tension et la sollicitation mécanique, ou peuvent être relevées dans un tableau qui peut se trouver dans une mémoire La variation possible dans le temps des facteurs d'usure à l'intérieur de l'intervalleât doit dans ce cas

être prise en compte.

Si le point donné par tv et t = n A t se déplace le long de la droite OE, le moteur atteint la durée de vie Lo (durée de vie normale) de 30 000 heures par exemple qui est généralement recherchée S'il se déplace sur la droite O-E, la durée de vie est alors de 0,5 Lo, c'est-à-dire dans cet exemple de 15 000 heures et s'il se déplace sur la droite O-E", elle est de 1,5 Lo, soit

000 heures.

La fig 3 représente la variation possible dans le temps de la durée de vie consommée rapportée à la longueur d'intervalle 4 t, pour les trois cas indiqués. Les lignes horizontales en pointillés sont dans ce cas les valeurs tv (k)/A t à réaliser en moyenne après un

nombre déterminé d'intervalles.

Pour obtenir lors du déplacement sur le diagramme

de durée de vie selon la fig 2, des "points de commuta-

tion" ou "points de décision" définis, il peut être fixé de se déplacer à l'intérieur de zones données par exemple par les droites pour 0,9 Lo (k 1 = 0,9) et 1,1 Lo (k 2 = 1,1) (voir zone hachurée) Si par exemple le moteur atteint le point P 1, la charge du moteur peut être réduite ou celui-ci peut être coupé (la durée de vie

consommée est ici tv = 1,11 t = 1,11 n t ou tv/t A = 1,11).

En tenant compte de la position du point Ps, il est calculé une valeur m 1 = (tv (k)/t t)l, de telle sorte qu'en respectant constamment à l'avenir cette valeur ou en respectant cette valeur en moyenne dans le temps, le point se déplace le long de la droit Pl E, c'est-à-dire

directement dans la direction de la durée de vie souhai-

tée Lo La valeur déterminée au point Pl résulte concrè-

tement de: t vl n 1 1-(Ztv(k))/Lo Lo mi = = 1-(n-At)i I Lo tl 1. LO A partir du point P deux modes de fonctionnement sont possibles Soit on veille à ce que pendant le reste du temps de fonctionnement les valeur tv (k)/At prennent en moyenne la valeur ml, soit on fixe m 1 comme valeur limite supérieure et on coupe le moteur lorsque cette valeur est dépassée Les variations dans le temps de la durée de vie consommée spécifique à partir du point Pl

sont représentées pour ces deux cas la fig 4.

Le dernier cas cité peut être réalisé plus

facilement et n'est donc pas décrit ici plus en détail.

Etant donné que les valeurs tv (k)/ t sont toujours inférieures à-ml, le point se déplace sur le diagramme de la fig 2, en direction du point P 2 auquel la décision

suivante concernant la durée de vie àtconsommer admis-

sible pour l'avenir doit être prise En ce point on a: tv = 0,91 t = 0, 91 N At La situation concernant la durée de vie s'est donc améliorée Il n'y a maintenant aucune raison pour ne pas charger davantage le moteur pendant le temps à-venir Une limitation des valeurs tv

(k)/ t n'est pas nécessaire ici (mais bien une limita-

tion par exemple de la température du bobinage qui ne doit pas dépasser la valeur pour laquelle la partie thermique de la loi sur la durée de vie s'applique encore), ce qui fait que le point peut se déplacer sur une courbe de pente et de forme quelconques, jusqu'à ce que le point P 3 soit atteint Il est nécessaire ici d'imposer à nouveau au point la bonne direction de déplacement, ce qui s'effectue par un nouveau calcul et affectation d'une valeur tv 3 1- Lo t 3 1- Lo qui définit la direction de déplacement P E de la même

manière que décrit ci-dessus pour le point P 1.

La stratégie destinée à former les critères de déclenchement est au point P 4 la même qu'en P 2, en P 5 la même qu'en Pl ou P 3, etc Le moteur parvient ainsi, â l'intérieur de la bande de tolérance + 10 %, &àsa durée de vie prévue Il est bien évident que la largeur de la bande de tolérance, c'est-à-dire l'angle d'ouverture des droites limitant la zone hachurée, ainsi que la forme de ces droites, peuvent être choisies ou données de façon quelconque L'affectation de ces données peut être réalisée suivant des variations de charge escomptées ou suivant d'autres aspects La fig 5 en représente deux

exemples.

Du procédé décrit il découle à l'évidence l'idée de conduire le moteur pendant la période de sa durée de vie, en ce qui concerne sa charge, de manière que par réglage de la charge, il se déplace le long des droites O-E ou O-E' ou O-E" données par la fig 2 A cet effet, la durée de vie consommée, calculée & l'instant, en tant que valeur réelle, doit être reliée en ce qui concerne la technique de régulation, avec la valeur de consigne donnée par la courbe de consigne du diagramme de durée de

vie (àla fig 3 il s'agit des valeurs 1 ou 2 ou 0,67).

Le signal de réglage produit réalise la variation néces-

saire de la charge du moteur, en fonction de la valeur réelle actuelle Qu'il soit cité en exemple une bande de convoyage dont la charge est réglée par déplacement des obturateurs d'une trémie de chargement, en fonction de la

situation de la durée de vie consommée du moteur d'entraî-

nement. La fig 6 représente un exemple de réalisation d'un dispositif pour la protection d'un moteur, à titre d'exemple d'un moyen d'exploitation électrique Le moteur 1 représenté doit vieillir purement thermiquement, comme c'est le cas pour les machines & basse tension, ce qui fait que la température du bobinage ou la température du point chaud du bobinage du moteur doit être traitée dans le circuit Cette information concernant la température est enregistrée, comme représenté à la fig 6, soit par une sonde de température, soit par un dispositif modèle 2

qui reproduit le signal de température ou la sollicita-

tion thermique i partir de grandeurs électriques de la machine, telles que l'intensité et la tension du moteur ainsi qu'à partir d'autres grandeurs d'influence, telles que la température ambiante, la vitesse du moteur, le refroidissement forcé, etc Sur la ligne de séparation représentée en pointillés la fig 6, le signal de température 3 est introduit La conception de l'autre circuit suivant l'invention, indiqué à droite de la ligne de séparation, est indépendante du type de détermination de la température Si la température atteint une première valeur limite réglable, l'organe de valeur de seuil 5 et le déclencheur 6 déclenchent une alarme Si elle atteint

une deuxième valeur limite, au-dessus de laquelle l'en-

roulement subirait des dommages irréversibles, il est séparé du réseau par l'organe de valeur de seuil 5 et le déclencheur 6, ce déclenchement immédiat pouvant être affiché par 26 Sinon la température de la machine est détectée au rythme t dans l'élément 11 et à partir des valeurs marginales d'intervalle '1 (k-1) et d>(k), il est déterminé la température équivalente T (constante) qui aqu entraîne la même consommation de durée de vie que la température variable habituelle dans l'intervalle de temps. Par une relation fonctionnelle (mémoire ou équation mathématique) qui se fonde sur la loi sur la durée de vie s'appliquant au bobinage, on obtient dans

l'élément 11 une grandeur tv (k)A t qui décrit le vieil-

lissement du moteur en fonction du temps de fonctionne-

ment s'écoulant Dans un étage de multiplication 12, on

obtient à, partir de cette donnée la durée de vie consom-

née proprement dite qui est additionnée dans un étage d'intégration 13 et qui est stockée de manière imperdable dans une mémoire 14 Par formation d'une différence, dans l'organe 15, entre la durée de vie normale L introduite

dans la mémoire 14 ou souhaitée pour une charge quelcon-

que, et la durée de vie consommée cumulée tv, on obtient la durée de vie restante du moteur qu'il atteindrait s'il fonctionnait le reste de son temps de fonctionnement dans des conditions normales, c'est-à- dire & la température limite du bobinage (à la fig 2 cette grandeur correspond à la distance verticale du point par rapport à la ligne horizontale tv = Lo) Cette valeur très importante est amenée en 16 pour affichage A partir de cette valeur il est également possible d'afficher en_ 25 la durée de vie restante LR pour une charge différente, en tant que multiple N de la puissance nominale PN du moteur 1 Par ailleurs, tv est traité conjointement avec le temps d'une horloge en temps réel 17 dans un formateur de quotient 18 Le signal de sortie de l'horloge en temps réel 17 est dans ce cas le temps pendant lequel la consommation de durée de vie n'est pas négligeable pendant tout le temps

de fonctionnement du moteur Dans des phases de tempéra-

ture de bobinage très basse, elle peut donc être mise à.

l'arrêt. Le quotient rv/t déterminé caractérise la posi-

tion du point dans le diagramme de durée de vie et cette

valeur doit donc être traitée dans une logique de déci-

sion 19 Si la ligne limite inférieure définie par k 1 est atteinte ou si l'on reste en dessous, le comparateur est influencé de telle manière que même pour de très grandes

valeurs de tv (k)// t, la valeur de seuil pour un déclen-

chement n'est pas atteinte Si la ligne limite supérieure du diagramme de durée de vie, déterminée par k 2, est atteinte ou dépassée, il se produit un signal ou un affichage, par ex sur une console de visualisation 22 et si la surcharge dure, il se produit un déclenchement du moteur 1 direct, ou temporisé par l'organe de temps 23, provoqué par l'interrupteur de valeur de seuil 21, dans le cas o par la touche 24 il n'a pas été effectué de remise à zéro En même temps l'entrée d'inversion du comparateur 20 est reliée de telle sorte que les valeurs

tv (k/4 t soient limitées suivant la valeur m détermi-

née. Etant donné que, comme il a été décrit, tous les paramètres peuvent être introduits librement, on obtient

ainsi un système de protection très souple d'une com-

plexité relativement réduite qui est en mesure de proté-

ger efficacement un moteur très chargé qui, pour des raisons d'économie d'énergie et de matériel, a ou doit avoir des phases de fonctionnement avec une température de bobinage se situant en partie très au-dessus de la limite traditionnelle actuelle Etant donné qu'une grande partie des fonctions représentées A la fig 6 peuvent être installées dans un microcalculateur, on obtient des solutions particulièrement avantageuses, par exemple avec l'utilisation d'un microcalculateur sur une pastille ou d'un microcontrôleur pour un appareil de protection ou de

réglage correspondant.

Pour plus de clarté il a été renoncé & représen-

ter les fonctions de réglage déjà décrites dans le texte ci-dessus Le dessin, en particulier la fig 6 qui fait

partie de la présente description quant à la relation des

différents moyens qui y sont identifiés, explique l'inven-

tion dans un mode de réalisation avantageux.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 Procédé pour la protection et la conduite de moteurs électriques, d'autres moyens d'exploitation électriques ou d'installations électriques selon des critères de durée de vie qui est déterminée en particulier par la charge thermique, par utilisation de dispositifs modèles et/ou de sondes de température pour le contrôle de la température et de dispositifs pour la formation de valeurs de paramètres relatives à la durée de vie consommée ainsi que de dispositifs pour prédire la durée de vie restante, caractérisé en ce qu'à des intervalles de temps de mesure, définis ou à déterminer en fonction du mode de

fonctionnement du moteur a protéger ou du moyen d'exploi-

tation électrique, il est formé une valeur de mesure caractérisant sa durée de vie consommée et en ce que, par une comparaison avec le temps de fonctionnement déjà écoulé, il est déterminé la durée de vie consommée et en ce qu'à partir de celle-ci, il est a nouveau pris des décisions pour la protection du moteur ou la conduite du fonctionnement du moteur pour l'intervalle de temps suivant, sur la base des paramètres déterminant la durée

de vie du moteur et enregistrés par une valeur de mesure.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce qu'a un instant quelconque ou a la fin d'un inter-

valle de temps de mesure, la durée de vie consommée entre-temps par le moteur ou le moyen d'exploitation électrique, est indiquée pour une charge quelconque ou des charges définies, en tant que multiple de la charge

nominale.

3 Procédé selon les revendications 1 et 2,

caractérisé en ce que pour une durée de vie à atteindre donnée d'un moteur ou d'un moyen d'exploitation électrique, la charge suivante est réglée par la charge à entraîner ou à conduire, à partir de la durée de vie consommée constatée, de manière que la durée de vie souhaitée soit atteinte.

4 Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 3, caractérisé en ce que par des moyens connus, il est obtenu un signal de température caractérisant la charge thermique du moteur à contrôler ou du moyen d'exploitation ( 1), en ce que ce signal de température est détecté suivant un certain rythme, en ce qu'il est

formé a partir de l A une température équivalente détermi-

nant la durée de vie, en ce qu'à partir de cette donnée il est obtenu une grandeur a l'aide d'une fonction mémorisée ou d'une équation mathématique qui détermine le vieillissement du moteur ou du moyen d'exploitation électrique par rapport au temps de fonctionnement écoulé, en ce qu'à partir de cette donnée il est déterminé, dans un étage de multiplication ( 12), la durée de vie consommée et en ce que celle-ci est intégrée et stockée dans une

mémoire ( 14).

Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que, par une comparaison entre la durée de vie consommée déterminée et la durée de vie consommée mémorisée, il est formé et affiché, par la formation d'une différence ( 15) avec une durée de vie normale a donner, la durée de vie restante avec une

charge égale ou différente du moteur ou du moyen d'exploi-

tation ( 1).

6 Procédé selon la revendication 3 ou 4, caracté-

risé en ce que le procédé suivant l'invention fait partie

d'une grande commande d'une installation industrielle.

7 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour une conduite commandée du fonctionnement du moteur ou du moyen d'exploitation ( 1), en vue d'atteindre la durée de vie souhaitée et la possibilité d'une pleine utilisation, y compris dans le cas de variations de la charge, il est formé le quotient du temps de fonctionnement total t et de la durée de vie consommée tv, dont la sortie commande un comparateur ( 20) qui, dans le cas d'une charge multiple qui ne permet plus d'atteindre la durée de vie souhaitée,

reçoit un signal et qui, aussitôt ou après une temporisa-

tion commandée par un organe de temps ( 23), sépare le moteur ou le moyen d'exploitation ( 1) du réseau ou le met

à l'arrêt, par des déclencheurs ( 6).

8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les grandeurs appréciant l'état de fonctionnement, sont affichées au moyen de consoles de visualisation ( 22; ).

9 Dispositif selon les revendications 7 et 8,

caractérisé en ce que le signal de température 't est directement envoyé à des organes de valeur de seuil ( 4; 5) dont l'un, pour une température sélectionnée du moteur â contrôler ou du moyen d'exploitation ( 1), produit une signalisation par des éléments d'affichage ( 27) et l'autre organe de valeur de seuil ( 5) provoque une coupure immédiate, par des déclencheurs ( 6), en même temps qu'une signalisation, avant que ne soit atteinte

une température critique du moteur ou du moyen d'exploi-

tation ( 1), provoquant des dommages irréversibles

10 Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 7 à 9, caractérisé en ce que l'ensemble du dispositif et les éléments individuels ou les fonctions

individuelles nécessaires, sont intégrés dans un microcal-

culateur sur une pastille.

11 Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 7 à 10, caractérisé en ce que, grâce à une construction modulaire du dispositif, des fonctions

individuelles sont utilisées en une combinaison optionnelle.

12 Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 7 à 11, caractérisé en ce que les éléments individuels du dispositif suivant l'invention et les périphériques, nécessaires à cet effet, sont intégrés dans un appareil ou un bottier et en ce que cet appareil peut coopérer avec des appareillages de commutation quelconques ou des dispositifs de conduite de processus

ou peut être combiné avec ceux-ci.