WO2004025818A1 - Electronic control device for motor - Google Patents

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WO2004025818A1
WO2004025818A1 PCT/FR2003/002723 FR0302723W WO2004025818A1 WO 2004025818 A1 WO2004025818 A1 WO 2004025818A1 FR 0302723 W FR0302723 W FR 0302723W WO 2004025818 A1 WO2004025818 A1 WO 2004025818A1
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WO
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motor
relay
control
electronic card
housing
Prior art date
Application number
PCT/FR2003/002723
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French (fr)
Inventor
Thierry Garcia
Jean-Yves Giroux
Alain Krzywdziak
Original Assignee
Fillon Investissement
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Publication date
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Priority to CN03821949.2A priority patent/CN1682426B/en
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427Housings
    • H05K7/1432Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14322Housings specially adapted for power drive units or power converters wherein the control and power circuits of a power converter are arranged within the same casing
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427Housings
    • H05K7/1432Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14327Housings specially adapted for power drive units or power converters having supplementary functional units, e.g. data transfer modules or displays or user interfaces

Definitions

  • the present invention relates to an electronic control device for a motor, preferably asynchronous, single-phase or three-phase, comprising at least one electronic card and a static relay for controlling the power supply to the motor, card and relay being preferably housed inside 'a housing.
  • control devices of the aforementioned type can be adapted both in standard environments or at risk of explosion, but are more particularly used in explosive atmospheres of all kinds, gas or dust, for explosion-proof electric motors of non-limiting type LEROY -SOMER, ELNOR or ATAV (registered trademarks).
  • Such motors are notably widely used for controlling paint agitators or other products containing volatile compounds, an example of the most common risk class of which is IIB T4.
  • document US-A-6,150,792 describes a phase controller intended for a three-phase asynchronous motor.
  • it is intended to supply the motor exclusively with a current whose electrical parameters, frequency and voltage, are in accordance with correct operation of the motor.
  • the means implemented require the presence of an electromagnetic relay associated with a power switch whose drawbacks: high consumption and power and formation of sparks at each switching are well known.
  • a switch is closed to allow the supply of a first sensor which detects the voltage and frequency conditions of the current and controls, when the conditions are favorable, the supply of the motor by closing the electromagnetic relay and switching the power switch, a second detection system more sensitive than the first detection system and acting with delay relative to this first detection system again detects the frequency and the voltage of the current supplied.
  • This second system is then likely to trigger the opening of the relay and the power switch when the current supply conditions are unfavorable.
  • electromechanical relays of the type mentioned above have many drawbacks compared to an electronic control device.
  • document EP-A-1,079,509 describes a current supply device in which three capacitors arranged in series are provided which thus form a capacitive impedance supplied from the motor supply network, this capacitive impedance serving to lower the supply voltage of the rest of the device. This capacitive impedance is used to supply a led.
  • a photodetector also sends a signal to a microprocessor depending on the state, on or off, of the LED. When the LED is on, the microprocessor, alerted by the photodetector, ensures the polarization of the transistor which then becomes conductive and supplies an electromagnetic relay which thus allows a supply of the motor.
  • the photodetector When a fault appears on the input current, the LED goes out, the photodetector signals the extension of the LED to the microprocessor which then opens the electromagnetic relay preventing any supply of the motor.
  • the essential drawback of such a device is linked on the one hand to the presence of an electromagnetic relay necessarily involving damaging mechanical contacts in the context of installations intended for environments at high risk of explosion.
  • the presence of at least three capacitors shows that the intensity necessary for the control is important because of the type of control elements selected.
  • the electronic control with programmed logic is deported via an electrical connection cable in a compact and light plastic housing.
  • the connecting cable at its other end is connected to the motor terminal box in which the switching of the power is necessarily placed, which is mainly carried out by relays which may be of the electromechanical or static type.
  • the engine start and stop are controlled by a keyboard with flexible membranes for tactile buttons.
  • the electrical safety elements in potentially explosive atmospheres are ensured by the association of the modes “d” of explosion-proof enclosure for the motor and “i” of intrinsic safety for the electronic card and its remote control elements.
  • This control device has the drawback of being inextricably linked with a type of motor which exclusively has suitable connection means.
  • This proprietary "engine and electronic control" assembly is not universal and cannot be recovered for another commercial engine if it is not provided for this purpose.
  • a number of other motor controls are offered by manufacturers of electrical components such as LEGRAND ATX, TECHNOR or BARTEC. These do not have electronic control, but are made up only with standard electrical components such as power discontactors and motor protection relays capable of absorbing very high intensity currents of the TELEMECANIQUE electrical component type assembled in an envelope explosion-proof "d” associated with electrical contact push-buttons for on / off control in an analogous protection mode or in increased safety mode "e” described by standard EN50019. The box is then connected to the motor by appropriate electrical cables.
  • the electronic control version of FAS includes a very compact wired logic electronic card on which all of the electromechanical relay type power control and switching components are installed. It can be integrated either in a standard plastic enclosure or in an explosion-proof aluminum enclosure specific for use in an explosive atmosphere in accordance with standard EN50018. The engine is started and stopped by touch buttons on a flexible membrane keyboard. An amperometric protection element ensures motor safety. Another alternative solution is to house all of the electronics in the motor terminal box and to deport only contactors such as pushbuttons with electrical contact, possibly in protection mode "d" for potentially explosive atmospheres.
  • the electronic control version of FILLON-PICHON comprises, housed inside a housing, at least one electronic card in programmed logic and a power switching component of the CELDUC static relay type to control the power supply of the motor.
  • the engine is started and stopped by touch buttons on a flexible membrane keyboard.
  • the general rules, described in the European standard EN50014, are applied for protection in an explosive atmosphere and more particularly that of encapsulation "m” (standard EN50028) with a resin of polyurethane or Epoxy type in combination with that of intrinsic safety. "I" (standard EN50020).
  • the electronic cards have at least one transformer technology to be soldered on an electronic circuit connected by the phase wire of the alternating network supplying the motor to the mains.
  • the function of this transformer is to lower the line voltage to draw the energy required to supply a regulator which will restore it in the form of a DC voltage of a few volts which will be used exclusively for the control unit.
  • This transformer is protected upstream by fuse type components for overcurrents or varistor type for overvoltages.
  • the very construction technology of a transformer implies a dependence relationship with a constant established transformation ratio "r t ", corresponding to the relationship between the number of winding turns ni on the primary and n 2 on the transformer secondary such as:
  • Ui and primary voltage and current respectively.
  • U 2 and l 2 respectively voltage and current at the secondary.
  • the existing transformers corresponding to the best performance achieved has an operating range that is still too narrow to meet the requirements of all networks around the world with their wide tolerance. This results in the need to have at least two types of transformers and to adapt, each time, the control device to the network of the country in which such a control device is to be installed. In addition, depending on the importance of this voltage range, it is necessary to carry out a lowering of a voltage up to a value always usable by the regulating component responsible for supplying with DC voltage the control components of the electronic circuit. .
  • connection panels solder or crimp terminals, added welds or added shunts
  • connection panels solder or crimp terminals
  • added welds or added shunts involves a significant preparation time and a complex manufacturing process that 'it is difficult to master.
  • the guarantee of a product's durability over time is no longer absolute, despite all the care given to the numerous quality controls at all stages of industrial manufacturing.
  • the risk of failure can occur after a period of abnormal transport or use of the product in extreme environments.
  • control members of the type made up of a membrane keyboard generates a certain number of failures over time, such as the rupture of the electrical connection ply during an excessive expansion of the resin or the blocking of touch buttons under the effect of excessive ambient temperature.
  • any electrical element such as a control keyboard to be placed outside the encapsulation zone, that is to say in the dangerous zone at risk of explosions, entails the use of a Zener barrier. downstream of the transformer. This component will limit the energy of the external electrical components to avoid creating sparks. This consists in particular of a fuse.
  • the electronic card is secured by means of fuse-type members which prevent any improper connection or any starting of the engine in the event that the conditions required and necessary for the proper functioning of the engine are not met.
  • fuse-type members which prevent any improper connection or any starting of the engine in the event that the conditions required and necessary for the proper functioning of the engine are not met.
  • elements of the fuse type being embedded in the resin, when they are triggered, the control device becomes unusable because there is no possibility of resetting.
  • An object of the present invention is therefore to propose a control device of a new type, the design of which makes it possible to limit the overall size of the assembly, to eliminate all types of components which are sources of failure under the most severe conditions such as transformers or flexible membrane keypads, which today have a certain number of drawbacks and have efficient management of electrical safety, no longer requiring the incorporation of irreversible elements, such as fuses or varistor, in the insulating material.
  • Another object of the invention is to propose a control device incorporating permanent intelligent monitoring by means of a microcontroller capable of prohibiting the starting of the motor in the event of a minimum or maximum fault voltage likely to cause destruction. of the electric motor.
  • Another object of the invention is to provide a reliable control device by rationalizing the electrical connections by eliminating the strips on the electronic card.
  • An other object of the invention to provide a capable of withstanding temperatures controller elevated to 50 ° C under normal conditions of use with a degree of relative humidity higher than 95%.
  • Another object of the present invention is to provide a control device whose design allows safe operation in an explosive atmosphere of gas type "G” mainly using the protection mode "m” encapsulation considered to be the simplest. and the most economical, in particular due to the possible use of a standard plastic case, in combination with the "i" mode of intrinsic safety if necessary for components external to the encapsulated area.
  • the complete encapsulation of the electrical parts allows use in dust-type environments "D" (Dust) much more restrictive and imposing a protection index at least equal to IP 65.
  • Another object of the invention is to standardize a single motor control whatever the asynchronous motor used of standard or EX type.
  • the subject of the invention is an electronic control device for a motor, preferably asynchronous, single-phase or three-phase, comprising at least one electronic card and a relay for controlling the power supply to the motor, the electronic card comprising at least one microcontroller analyzing the electrical parameters of the sector, such as frequency and voltage, to ensure that they are compatible with correct operation of the motor, in order to control the relay positioned on the motor supply network, card and relay being preferably housed inside a box, characterized in that the relay is a static relay and in that the electronic card further comprises:
  • At least one switching device for starting and / or stopping the device controllable by means of a control member, itself controlled by a displacement control, preferably manual.
  • the assembly of the electronic card and the static relay is embedded in a block of insulating material, such as a resin.
  • the assembly of the electronic card and the static relay is housed in an envelope of type "d", such as an aluminum envelope constituted in particular by the motor terminal box .
  • the switching member or members consist of flexible-blade switches which can be controlled preferably by magnets.
  • FIG. 1 represents a perspective view of a control device according to the invention in the exploded position of the elements constituting it and
  • FIG. 2 shows a sectional view of a control device according to the invention.
  • the device, object of the invention has the function of allowing electronic control of a motor, preferably asynchronous, single-phase or three-phase, intended in particular to be used in potentially explosive atmospheres.
  • This device is preferably housed inside a box 1, preferably made of insulating plastic, antistatic and generally comprises an electronic card 2 and a static relay 3 to control the supply of the motor and authorize or not the latter depending on the characteristics of the sector.
  • the electronic card 2 comprises a capacitive impedance 4, switches 5 with a blade controllable by means of magnets 6 and push-buttons 12 and a microcontroller 7.
  • the control device is powered at from the motor supply network, it is connected to the phase wire itself connected to the mains.
  • the voltage of this network can vary from 70 to 260 volts single phase with the risk of connection in 400 volts three phase for a frequency of 50 or 60 Hertz.
  • the solution chosen is made up of a capacitive impedance 4.
  • This capacitive impedance 4 consists of two capacitors, preferably plastic, in series.
  • This capacitive impedance 4 is, for example in the case of a supply of a single-phase motor, consisting of two capacitors in series with a capacity of 1 ⁇ F of type X2 275 VAC with dimensions equal to 23 x 20 x 9 mm which allow operation without overheating, including at high voltages of the order of 260 volts.
  • This capacitive impedance is connected in the case of a single-phase motor to the phase wire of the motor and thus makes it possible to lower the supply voltage of the device to a value less than 25 volts.
  • a diode rectifier bridge which delimits a rectified voltage to a precise value of 5 volts.
  • Other capacitors can be positioned on the circuit downstream of this bridge to ensure smoothing of the current and short-circuit any residual AC voltage. The objective is therefore to obtain, by means of this plurality of components, a direct voltage of a value of the order of a few volts, this voltage being used in particular for supplying a microcontroller 7 of the PIC 16C620 type. .
  • This microcontroller 7 also carried by the electronic card 2, analyzes the electrical parameters of the sector such as frequency and voltage to ensure that they are compatible with correct operation of the motor in order to control the static relay 3 positioned on the network d motor power, in particular on the motor phase wire.
  • This static relay 3 has the function of authorizing or not the passage of the current used to supply the motor as a function of the characteristics of the current supplied by the sector.
  • the microcontroller 7 also has the function, in certain cases, of determining the operating time of the engine.
  • the ' microcontroller 7 has above all a preponderant role in the functions of monitoring the electrical quantities input on the electronic card. Indeed, it exercises permanent control of the power supply parameters so as not to authorize the control of the static relay or trigger the electrical safety devices upstream of the installation.
  • the purpose of monitoring is to adjust the voltage threshold parameters to secure the motor within the fixed limits (fault detection and restitution of information, relay timing, etc.) or other intelligent logic functions
  • an analog or comparator type input from the microcontroller is used to analyze the parameters necessary for monitoring.
  • Frequency monitoring makes it possible to identify the line voltage (indirectly by measuring the lowered voltages) and to control the minimum voltages and maximum threshold at which the microcontroller will give the order to prohibit starting the engine.
  • the device is switched on and off by switches 5 with flexible blades which can be controlled by push-buttons 12 and magnets 6.
  • the push-buttons 12 could be replaced by any other control to displacement, preferably manual, the push-button solution remaining a preferred solution for the targeted applications.
  • the whole of the electronic card 2 and the static relay 3 is encapsulated, that is to say embedded in a block 8 of insulating material, such as a resin.
  • the small size of the capacitive impedance 4 and the arrangement of the static relay 3 with respect to the electronic card make it possible to obtain an assembly of small size limiting the amount of insulating material to be used.
  • the definition of encapsulation is a method of applying a compound of the Epoxy or Polyurethane resin type to enclose one or more electrical device (s) by suitable means such as coating or potting.
  • the coating is a process for completely coating an electrical device (s) consisting in pouring a compound onto it, and removing the enclosed device from the mold after the compound has solidified.
  • Potting is a coating process in which the mold remains attached to the enclosed electrical device (s).
  • the encapsulation process used is therefore a potting process in which, after the pouring of the insulating material, the mold remains attached to the enclosed electrical device.
  • the device comprises at least two flexible blade switches 5 carried respectively by cradles 11 so as to be close to the surface of the block 8 of insulating material in order to authorize their control and ensure remote switching from a distance or proximity without electrical contact such as by magnets 6.
  • An equivalent version would have consisted in removing the insulating material and in housing the assembly in a envelope of type "d".
  • the static relay 3 comprises at least one thyristor 3A, preferably two thyristors positioned head to tail, welded to a plate 10 of conductive material, such as aluminum, serving as a heat sink adapted to the case of use and customized to ensure sufficient heat exchange in the smallest possible space to prevent overheating.
  • the support plate 10 has a "U" shape for a thickness of 1.5 mm in order to offer the greatest dissipation surface.
  • the assembly is thus housed in a box 1 which comprises: - a bottom 1A containing the block 8 of insulating material in which the electronic card 2 is embedded the static relay 3 and its heat sink - and a cover 1B intended to be fixed to the bottom 1A by snap-in without using a tool.
  • the thyristor (s) on a plate 10 of conductive material makes it possible to first position this plate at the bottom of the housing and then to superimpose on this plate the electronic card comprising all of the other elements mentioned above which will then be bonded by welding. Once the assembly in position, it can then proceed to the pouring of the insulating material inside the housing in order to encapsulate the various elements.
  • the encapsulated part of electrical equipment or the encapsulated Ex component includes a protective envelope made of insulating material (potting), it is not required to be thick minimum layer between the protective envelope and any component or conductor if the thickness of the envelope is at least 1 mm. Therefore, the optimization of the volume of resin was increased by a thickness of the casing of the housing of at least 1 mm. Thus, the heat sink is placed directly in contact with the bottom of the housing.
  • magnets 6 cooperating with switches 5 with a flexible blade.
  • These magnets 6 are each carried by a push button 12 loaded by spring 14 and incorporated in the cover 1B of the housing 1.
  • One of the push buttons 12 is used for commissioning the device while the other is used for the shutdown of the device.
  • These flexible blade switches more particularly authorize the operation of the microcontroller 7.
  • the electronic card is directly supplied by the motor supply network.
  • the assembly is positioned on the phase wire of the motor in the case of a single-phase motor.
  • the control device can be supplied from the motor supply network after lowering the supply voltage by means of the capacitive impedance.
  • This capacitive impedance makes it possible to receive voltages which can vary over a wide range, in particular from 70 to 260 volts with frequency values which can vary between 50 and 60 Hertz.
  • the microcontroller 7 analyzes the electrical parameters of the lowered voltage and the frequency and defines by extrapolation the values of the input voltage so as not to authorize the control of the static relay when this voltage is outside a predetermined range to prevent damage to the motor.
  • the static relay is also positioned on the phase wire of the motor in accordance the obligation of electrical safety standards indicating the interruption of all phases.
  • the bottom 1A of the housing has a chamber for the supply of cables from the sector and the departure for cables from the motor separated from the block 8 of insulating material by a partition 13.
  • This partition in the vicinity of its upper edge, a plurality of notches facilitating the wedging of the cables.
  • This box is also fitted with cable glands through which cables connected to the mains and those to the motor are introduced.
  • This mode implies in particular that the envelope is waterproof with a protection index at least equal to IP 54.
  • the housing has, for this purpose, a channel around its periphery in order to be able to possibly receive a sealing means such as '' a flexible seal guaranteeing the required degree of protection.
  • the electronic card 2 carries a two-color diode 15 projecting from the insulating block 8.
  • This diode 15 is capped with a light guide 16 coupled to the cover 1B of the housing 1 so as to make visible, from outside the housing 1, the light signal emitted by the diode 15. Any failure can thus be viewed in time real and continuous.
  • the control of the static relay in real time and continuously prevents any passage of the current towards the motor when the current does not meet the characteristics allowing satisfactory operation of the motor.
  • the bottom 1A of this housing 1 can be provided with elastically deformable tabs 9 cooperating with the support.
  • the operation of such a control device is very simple. Once the connection has been made, on the one hand to the motor, and on the other hand to the sector, the device can be started by simply pressing the push button corresponding to the commissioning of the device. This actuation of the push button allows the magnet fitted to a push button to attract a strip fitted to a switch 5 with a flexible blade, such as a REED bulb so as to close the contact.
  • the microcontroller 7 can then be supplied with low value direct current via a rectifier bridge ensuring the regulation of 5 volts downstream of the capacitive impedance and analyzing the ' electrical parameters of the sector.
  • this microcontroller 7 controls the static relay 3 and authorizes the latter to let the current flow towards the motor.
  • the motor can then operate for a generally predetermined duration corresponding to that programmed in the microcontroller 7. After the predetermined period of time has elapsed, the motor is automatically stopped. In the event of an emergency stop, the other push button can be actuated in order to stop the engine.
  • each phase wire of the motor is fitted with a static relay 3.

Abstract

The invention relates to an electronic control device for an asynchronous, single-phase or three-phase motor, comprising an electronic board (2) and a relay (3) for controlling the power supply to the motor. The aforementioned electronic board (2) comprises at least one microcontroller (7) which analyses the electric parameters of the electric network, such as frequency and voltage, in order to ensure that said parameters are compatible with the correct operation of the motor and to control the relay (3) which is positioned on the motor power supply network. The board (2) and relay (3) are preferably housed inside a casing (1). The inventive device is characterised in that the relay (3) is a static relay and in that the electronic board (2) also comprises: a capacitive impedance (4) which is powered from the motor power supply network and which is used to lower the supply voltage for the rest of the device and at least one commutation element (5) which is used to start and/or stop the device and which can be controlled via a control element (6) which is in turn controlled by a preferably-manual displacement control. The invention can be used to control single-phase or three-phase motors.

Description

Dispositif de commande électronique pour moteurElectronic engine control device
La présente invention concerne un dispositif de commande électronique pour moteur, de préférence asynchrone, monophasé ou triphasé, comprenant au moins une carte électronique et un relais statique pour contrôler l'alimentation du moteur, carte et relais étant de préférence logés à l'intérieur d'un boîtier.The present invention relates to an electronic control device for a motor, preferably asynchronous, single-phase or three-phase, comprising at least one electronic card and a static relay for controlling the power supply to the motor, card and relay being preferably housed inside 'a housing.
Les dispositifs de commande du type précité peuvent être adaptés aussi bien dans des environnements standards ou à risques d'explosions, mais sont plus particulièrement utilisés dans des atmosphères explosibles de toutes natures, gaz ou poussière, pour des moteurs électriques antidéflagrants de type non limitatif LEROY-SOMER, ELNOR ou ATAV (marques déposées). De tels moteurs sont notamment largement employés pour la commande d'agitateur de peinture ou d'autres produits contenant des composés volatils dont un exemple de classe de risques la plus répandue est IIB T4.The control devices of the aforementioned type can be adapted both in standard environments or at risk of explosion, but are more particularly used in explosive atmospheres of all kinds, gas or dust, for explosion-proof electric motors of non-limiting type LEROY -SOMER, ELNOR or ATAV (registered trademarks). Such motors are notably widely used for controlling paint agitators or other products containing volatile compounds, an example of the most common risk class of which is IIB T4.
Pendant longtemps, ces dispositifs de commande moteur ont été basés essentiellement sur des principes mécaniques, comme l'illustre en particulier le brevet EP-A-0.091.360.For a long time, these engine control devices were based essentially on mechanical principles, as illustrated in particular by patent EP-A-0.091.360.
De même, le document US-A-6.150.792 décrit un contrôleur de phase destiné à un moteur asynchrone triphasé. Dans ce document, il est prévu d'alimenter le moteur exclusivement à l'aide d'un courant dont les paramètres électriques, fréquence et tension, sont conformes avec un fonctionnement correct du moteur. Pour résoudre ce problème technique, les moyens mis en œuvre nécessitent la présence d'un relais électromagnétique associé à un commutateur de puissance dont les inconvénients : consommation et puissance importante et formation d'étincelles à chaque commutation sont bien connus. Ainsi, dans ce contrôle de phase, un commutateur est fermé pour permettre l'alimentation d'un premier capteur qui détecte les conditions de tension et de fréquence du courant et commande, lorsque les conditions sont favorables, l'alimentation du moteur par fermeture du relais électromagnétique et commutation du commutateur de puissance, un second système de détection plus sensible que le premier système de détection et agissant avec retard par rapport à ce premier système de détection détecte à nouveau la fréquence et la tension du courant fourni. Ce second système est alors susceptible de déclencher l'ouverture du relais et du commutateur de puissance lorsque les conditions de fourniture de courant sont défavorables. Les relais électromécaniques du type mentionné ci-dessus présentent toutefois beaucoup d'inconvénients par rapport à un dispositif de commande électronique.Likewise, document US-A-6,150,792 describes a phase controller intended for a three-phase asynchronous motor. In this document, it is intended to supply the motor exclusively with a current whose electrical parameters, frequency and voltage, are in accordance with correct operation of the motor. To solve this technical problem, the means implemented require the presence of an electromagnetic relay associated with a power switch whose drawbacks: high consumption and power and formation of sparks at each switching are well known. Thus, in this phase control, a switch is closed to allow the supply of a first sensor which detects the voltage and frequency conditions of the current and controls, when the conditions are favorable, the supply of the motor by closing the electromagnetic relay and switching the power switch, a second detection system more sensitive than the first detection system and acting with delay relative to this first detection system again detects the frequency and the voltage of the current supplied. This second system is then likely to trigger the opening of the relay and the power switch when the current supply conditions are unfavorable. However, electromechanical relays of the type mentioned above have many drawbacks compared to an electronic control device.
Par ailleurs, le document EP-A-1.079.509 décrit un appareil de fourniture de courant dans lequel il est prévu trois condensateurs disposés en série qui forment ainsi une impédance capacitive alimentée à partir du réseau d'alimentation du moteur, cette impédance capacitive servant à abaisser la tension d'alimentation du reste du dispositif. Cette impédance capacitive sert à alimenter une led. Un photodétecteur envoie par ailleurs à un microprocesseur un signal fonction de l'état, allumé ou éteint, de la led. Lorsque la led est allumée, le microprocesseur, alerté par le photodétecteur, assure la polarisation du transistor qui devient alors conducteur et alimente un relais électromagnétique qui permet ainsi une alimentation du moteur. Lorsqu'un défaut apparaît sur le courant d'entrée, la led s'éteint, le photodétecteur signale l'extension de la led au microprocesseur qui ouvre alors le relais électromagnétique empêchant toute alimentation du moteur. A nouveau, l'inconvénient essentiel d'un tel dispositif est lié d'une part à la présence d'un relais électromagnétique impliquant forcément des contacts mécaniques dommageables dans le cadre d'installations destinées à des environnements à haut risque d'explosion. La présence d'au moins trois condensateurs montre que l'intensité nécessaire à la commande est importante en raison du type d'éléments de commande retenu.Furthermore, document EP-A-1,079,509 describes a current supply device in which three capacitors arranged in series are provided which thus form a capacitive impedance supplied from the motor supply network, this capacitive impedance serving to lower the supply voltage of the rest of the device. This capacitive impedance is used to supply a led. A photodetector also sends a signal to a microprocessor depending on the state, on or off, of the LED. When the LED is on, the microprocessor, alerted by the photodetector, ensures the polarization of the transistor which then becomes conductive and supplies an electromagnetic relay which thus allows a supply of the motor. When a fault appears on the input current, the LED goes out, the photodetector signals the extension of the LED to the microprocessor which then opens the electromagnetic relay preventing any supply of the motor. Again, the essential drawback of such a device is linked on the one hand to the presence of an electromagnetic relay necessarily involving damaging mechanical contacts in the context of installations intended for environments at high risk of explosion. The presence of at least three capacitors shows that the intensity necessary for the control is important because of the type of control elements selected.
Puis, des commandes de types électroniques ont fait progressivement leur apparition sur le marché pour répondre à l'évolution technologique des produits. Ainsi, plusieurs technologies de commandes électroniques rivalisent dans des applications de commande de moteurs standards ou anti-déflagrants et se distinguent, dans ce contexte, selon la nature de la commande électronique en logique câblée ou programmée, le moyen utilisé pour la commutation de la puissance de type relais électromécanique à contact sec ou relais statique à contact électronique thyristor, les éléments de contrôle de démarrage et d'arrêt, les modes de protection et de sécurité nécessaires pour garantir l'absence de risques électriques en toutes circonstances et en particulier de risques d'explosions dans les atmosphères explosibles conformément aux Directives européennes et normes harmonisées en vigueur.Then, electronic type orders gradually appeared on the market to respond to the technological development of products. Several electronic control technologies compete in standard or explosion-proof motor control applications and, in this context, differ according to the nature of the electronic control in wired or programmed logic, the means used for switching the power of the electromechanical dry contact relay type or static relay with electronic thyristor contact, the start and stop control elements, the protection and safety modes necessary to guarantee the absence of electrical risks in all circumstances and in particular of risks of explosions in potentially explosive atmospheres European directives and harmonized standards in force.
Les exemples ci-dessous illustrent des réalisations à partir des critères cités ci- dessus.The examples below illustrate achievements based on the criteria mentioned above.
Un certain nombre de commandes moteurs sont directement proposées par des fabricants de moteurs notamment aux USA tels que FRANKLIN ouA number of engine controls are directly offered by engine manufacturers, particularly in the USA such as FRANKLIN or
RELIANCE. La commande électronique à logique programmée est déportée via un câble électrique de liaison dans un boîtier en plastique compact et léger. Le câble de liaison à son autre extrémité est raccordé à la boîte à bornes du moteur dans laquelle est nécessairement placée la commutation de la puissance qui est réalisée principalement par des relais pouvant être de type électromécanique ou statique. Le démarrage et l'arrêt du moteur sont pilotés grâce à un clavier à membranes souples pour des boutons tactiles. Les éléments de sécurité électrique en atmosphère explosible sont assurés par l'association les modes « d » d'enveloppe antidéflagrante pour le moteur et « i » de sécurité intrinsèque pour la carte électronique et ses éléments de commande déportés.RELIANCE. The electronic control with programmed logic is deported via an electrical connection cable in a compact and light plastic housing. The connecting cable at its other end is connected to the motor terminal box in which the switching of the power is necessarily placed, which is mainly carried out by relays which may be of the electromechanical or static type. The engine start and stop are controlled by a keyboard with flexible membranes for tactile buttons. The electrical safety elements in potentially explosive atmospheres are ensured by the association of the modes “d” of explosion-proof enclosure for the motor and “i” of intrinsic safety for the electronic card and its remote control elements.
Ce dispositif de commande présente l'inconvénient d'être lié de façon indissociable avec un type de moteur disposant exclusivement des moyens de raccordement appropriés. Cet ensemble propriétaire « moteur et commande électronique » n'est pas universel et ne peut pas être récupéré pour un autre moteur du commerce s'il n'est pas prévu à cet effet. Un certain nombre d'autres commandes moteurs sont proposées par des fabricants de composants électriques tels que LEGRAND ATX, TECHNOR ou BARTEC. Celles-ci ne disposent pas de commande électronique, mais sont constituées uniquement avec des composants électriques standards tels que des discontacteurs de puissance et relais de protection moteur capables d'encaisser des courants d'intensité très élevée de type composant électrique TELEMECANIQUE assemblés dans une enveloppe antidéflagrante « d » associée avec des boutons-poussoirs à contact électrique pour la commande marche/ arrêt dans un mode de protection analogue ou en mode de sécurité augmentée « e » décrit par la norme EN50019. Le coffret est alors relié au moteur par des câbles électriques appropriés.This control device has the drawback of being inextricably linked with a type of motor which exclusively has suitable connection means. This proprietary "engine and electronic control" assembly is not universal and cannot be recovered for another commercial engine if it is not provided for this purpose. A number of other motor controls are offered by manufacturers of electrical components such as LEGRAND ATX, TECHNOR or BARTEC. These do not have electronic control, but are made up only with standard electrical components such as power discontactors and motor protection relays capable of absorbing very high intensity currents of the TELEMECANIQUE electrical component type assembled in an envelope explosion-proof "d" associated with electrical contact push-buttons for on / off control in an analogous protection mode or in increased safety mode "e" described by standard EN50019. The box is then connected to the motor by appropriate electrical cables.
Ces dispositifs de commande électrique présents au catalogue de grands fabricants de matériels électriques pour des moteurs en atmosphère explosible ont l'inconvénient d'être d'un coût prohibitif malgré des fonctions basiques de fonctionnement tout ou rien uniquement, d'un encombrement important et d'un poids excessif en raison d'un boîtier très épais en aluminium ou en plastique de type enveloppe « d » pour satisfaire aux exigences de sécurité. En conséquence, ces solutions ne sont pas économiquement satisfaisantes car elles ne peuvent pas être optimisées en raison du fait que le modèle de base intègre des caractéristiques accessoires pour éviter des investissements d'outillages lourds dans la réalisation des boîtiers. De plus, toute homologation est dédiée à une seule application technique donnée et ne peut pas être généralisable à une autre. Ce type de dispositif, à composer selon son besoin dans les catalogue des distributeurs, est disponible immédiatement dans le commerce, mais se révèle être d'une utilisation rédhibitoire pour les machines d'agitation de peinture dont le coût global doit toujours être réduit.These electrical control devices present in the catalog of large manufacturers of electrical equipment for motors in explosive atmospheres have the disadvantage of being prohibitively expensive despite basic all-or-nothing operating functions only, of considerable bulk and '' excessive weight due to a very thick aluminum or plastic enclosure type “d” to meet safety requirements. Consequently, these solutions are not economically satisfactory since they cannot be optimized due to the fact that the basic model incorporates accessory characteristics to avoid investments of heavy tools in the production of the housings. In addition, all approvals are dedicated to a single technical application and cannot be generalized to another. This type of device, to be composed according to its need in the catalogs of distributors, is available immediately on the market, but turns out to be of unacceptable use for paint stirring machines whose overall cost must always be reduced.
C'est pourquoi, plus récemment, dans le domaine très spécifique des agitateurs de peinture, les sociétés FAS et FILLON-PICHON ont développé leurs propres solutions de commande moteur beaucoup plus économiques et pouvant s'adapter aussi bien à des moteurs antidéflagrants que standards. Ainsi, deux versions innovantes de commandes électroniques originales et performantes ont alors vu le jour à partir de 1995 sur le marché mondial des agitateurs de peinture destinés à la réparation des carrosseries automobiles.This is why, more recently, in the very specific field of paint stirrers, the companies FAS and FILLON-PICHON have developed their own motor control solutions which are much more economical and can be adapted to both explosion-proof and standard motors. Thus, two innovative versions of original electronic controls and high performance then emerged from 1995 on the world market of paint stirrers intended for the repair of automobile bodies.
La version de commande électronique de FAS comporte une carte électronique en logique câblée très compacte sur laquelle l'ensemble des composants de commande et de commutation de puissance de type relais électromécanique est installé. Elle peut être intégrée soit dans un boîtier standard en plastique ou dans une enveloppe « d » antidéflagrante en aluminium spécifique pour une utilisation en atmosphère explosible conformément à la norme EN50018. Le démarrage et l'arrêt du moteur sont réalisés par des boutons tactiles sur un clavier souple à membranes. Un élément de protection de type ampèremétrique assure la sécurité du moteur. Une autre solution alternative consiste à loger l'ensemble de l'électronique dans la boîte à bornes du moteur et de déporter uniquement les contacteurs tels que des boutons-poussoirs à contact électrique éventuellement en mode de protection « d » pour les atmosphères explosibles. La version de commande électronique de FILLON- PICHON quant à elle, comporte, logés à l'intérieur d'un boîtier, au moins une carte électronique en logique programmée et un composant de commutation de puissance de type relais statique CELDUC pour commander l'alimentation du moteur. Le démarrage et l'arrêt du moteur sont assurés par des boutons tactiles d'un clavier souple à membranes. Les règles générales, décrites dans la norme européenne EN50014, sont appliquées pour la protection en atmosphère explosible et plus particulièrement celle de l'encapsulage « m » (norme EN50028) avec une résine de type polyuréthane ou Epoxy en combinaison avec celle de la sécurité intrinsèque « i » (norme EN50020).The electronic control version of FAS includes a very compact wired logic electronic card on which all of the electromechanical relay type power control and switching components are installed. It can be integrated either in a standard plastic enclosure or in an explosion-proof aluminum enclosure specific for use in an explosive atmosphere in accordance with standard EN50018. The engine is started and stopped by touch buttons on a flexible membrane keyboard. An amperometric protection element ensures motor safety. Another alternative solution is to house all of the electronics in the motor terminal box and to deport only contactors such as pushbuttons with electrical contact, possibly in protection mode "d" for potentially explosive atmospheres. The electronic control version of FILLON-PICHON comprises, housed inside a housing, at least one electronic card in programmed logic and a power switching component of the CELDUC static relay type to control the power supply of the motor. The engine is started and stopped by touch buttons on a flexible membrane keyboard. The general rules, described in the European standard EN50014, are applied for protection in an explosive atmosphere and more particularly that of encapsulation "m" (standard EN50028) with a resin of polyurethane or Epoxy type in combination with that of intrinsic safety. "I" (standard EN50020).
Dans ces deux versions, les cartes électroniques disposent au moins d'une technologie de transformateur à souder sur un circuit électronique raccordé par le fil de phase du réseau alternatif d'alimentation du moteur au secteur. Ce transformateur a pour fonction d'abaisser la tension secteur pour prélever l'énergie nécessaire à l'alimentation d'un régulateur qui va la restituer sous forme d'une tension continue de quelques volts qui sera exclusivement utilisée à la logique de commande. Ce transformateur est protégé en amont par des composants de type fusible pour les surintensités ou de type varistance pour les surtensions.In these two versions, the electronic cards have at least one transformer technology to be soldered on an electronic circuit connected by the phase wire of the alternating network supplying the motor to the mains. The function of this transformer is to lower the line voltage to draw the energy required to supply a regulator which will restore it in the form of a DC voltage of a few volts which will be used exclusively for the control unit. This transformer is protected upstream by fuse type components for overcurrents or varistor type for overvoltages.
Ces différents dispositifs de commande personnalisés présentent divers inconvénients.These different personalized control devices have various drawbacks.
En effet, il n'est pas possible de réaliser un transformateur avec un encombrement réduit qui puisse à la fois résister à des tensions d'entrée maximales élevées sans un risque d'échauffement et assurer une plage de tension réseau très étendue.Indeed, it is not possible to make a transformer with a reduced bulk which can both withstand high maximum input voltages without the risk of overheating and ensure a very wide network voltage range.
Pour le premier point, un transformateur, même à vide, consomme de l'énergie et chauffe. Des tensions trop élevées voisines ou bien supérieures à 250 Volts aggravent les échauffements et conduisent à un endommagement irréversible du composant.For the first point, a transformer, even when empty, consumes energy and heats up. Excessively high voltages close to or greater than 250 volts aggravate overheating and lead to irreversible damage to the component.
Pour le deuxième point, la technologie de construction même d'un transformateur implique une relation de dépendance avec un rapport de transformation établi constant « rt », correspondant à la relation entre le nombre de spires d'enroulement ni sur le primaire et n2 sur le secondaire du transformateur tel que :For the second point, the very construction technology of a transformer implies a dependence relationship with a constant established transformation ratio "r t ", corresponding to the relationship between the number of winding turns ni on the primary and n 2 on the transformer secondary such as:
U2/U-I = l-i/b = n2/n-ι = rt.U2 / U- I = li / b = n 2 / n-ι = r t .
Avec :With:
Ui et respectivement tension et intensité au primaire. U2 et l2 respectivement tension et intensité au secondaire.Ui and primary voltage and current respectively. U 2 and l 2 respectively voltage and current at the secondary.
Dans ces conditions, la recherche d'un compromis acceptable impose de sur- dimensionner le transformateur avec pour les exigences de la norme EN50028 relative au mode de protection « m » d'encapsulage, l'ajout d'un thermofusible pour contrôler la température. Dans tous les cas de figure, une fabrication spéciale doit être réalisée à un coût important.Under these conditions, the search for an acceptable compromise requires oversizing the transformer with, for the requirements of standard EN50028 relating to the “m” encapsulation protection mode, the addition of a hot-melt to control the temperature. In all cases, special manufacturing must be carried out at significant cost.
Par ailleurs, les transformateurs existants correspondant aux meilleures performances atteintes présentent une plage de fonctionnement encore trop étroite pour répondre aux exigences de l'ensemble des réseaux à travers le monde avec leur tolérance large. Il en résulte la nécessité de disposer d'au moins deux types de transformateurs et d'adapter, à chaque fois, le dispositif de commande au réseau du pays dans lequel un tel dispositif de commande doit être installé. De plus, en fonction de l'importance de cette plage de tension, il faut réaliser un abaissement d'une tension jusqu'à une valeur toujours exploitable par le composant de régulation chargé d'alimenter en tension continue les composants de commande du circuit électronique.In addition, the existing transformers corresponding to the best performance achieved has an operating range that is still too narrow to meet the requirements of all networks around the world with their wide tolerance. This results in the need to have at least two types of transformers and to adapt, each time, the control device to the network of the country in which such a control device is to be installed. In addition, depending on the importance of this voltage range, it is necessary to carry out a lowering of a voltage up to a value always usable by the regulating component responsible for supplying with DC voltage the control components of the electronic circuit. .
En outre, le fait de disposer d'une part d'un transformateur encombrant sur une carte électronique elle-même clipsée en hauteur sur une platine en aluminium et d'autre part, de l'assemblage indépendant d'un composant relais statique standard disposé à l'intérieur d'un boîtier sur la même platine en tôle aluminium pour sa dissipation thermique, génère un ensemble très étalé relativement volumineux. Parallèlement, cet ensemble doit être noyé à l'intérieur d'un matériau de protection tel qu'une résine afin d'isoler toutes les parties électriques d'une zone d'atmosphère explosible conformément aux exigences de construction du mode « m » d'encapsulage. Une hauteur de recouvrement de 3 mm est alors imposée non seulement au-dessus du composant le plus haut, mais aussi autour des composants électriques. L'encombrement important engendre inévitablement une consommation importante de résine entraînant un surcoût du dispositif de commande.In addition, the fact of having on the one hand a bulky transformer on an electronic card itself clipped in height on an aluminum plate and on the other hand, the independent assembly of a standard static relay component arranged inside a housing on the same plate made of aluminum sheet for its heat dissipation, generates a very large, relatively bulky set. At the same time, this assembly must be embedded inside a protective material such as a resin in order to isolate all the electrical parts of an explosive atmosphere zone in accordance with the construction requirements of the "m" mode of encapsulation. A covering height of 3 mm is then imposed not only above the highest component, but also around the electrical components. The large size inevitably generates a large consumption of resin resulting in an additional cost of the control device.
De plus, l'assemblage de plusieurs sous-ensembles électriques indépendants par l'intermédiaire de bomiers de raccordement, de cosses à souder ou à sertir, de soudures rapportées ou de shunts ajoutés implique un temps de préparation important et un processus de fabrication complexe qu'il est difficile de maîtriser. La garantie d'une pérennité du produit dans le temps n'est plus alors absolue malgré tous les soins apportés aux nombreux contrôles qualités à tous les stades de la fabrication industrielle. En effet, les risques de défaillances peuvent intervenir après une période de transport ou d'utilisation anormales du produit dans des environnements extrêmes. Enfin, l'utilisation d'organes de commande du type constitués d'un clavier à membranes génère un certain nombre de défaillances dans le temps comme la rupture de la nappe de connexion électrique lors d'une dilatation trop importante de la résine ou encore le blocage des boutons tactiles sous l'effet d'une température ambiante excessive. Un tel système demande finalement des choix renforcés dans les matériaux et une maîtrise industrielle appropriée très sévère devenant très coûteuse à gérer pour une activité inadaptée ou mal préparée. De plus, tout élément électrique tel qu'un clavier de commande devant être placé en dehors de la zone d'encapsulage, c'est à dire dans la zone dangereuse à risques d'explosions, entraîne la mise en oeuvre d'une barrière Zener en aval du transformateur. Ce composant va limiter l'énergie des organes électriques extérieurs pour éviter la création d'étincelles. Celle-ci est constituée notamment d'un fusible.In addition, the assembly of several independent electrical sub-assemblies by means of connection panels, solder or crimp terminals, added welds or added shunts involves a significant preparation time and a complex manufacturing process that 'it is difficult to master. The guarantee of a product's durability over time is no longer absolute, despite all the care given to the numerous quality controls at all stages of industrial manufacturing. In fact, the risk of failure can occur after a period of abnormal transport or use of the product in extreme environments. Finally, the use of control members of the type made up of a membrane keyboard generates a certain number of failures over time, such as the rupture of the electrical connection ply during an excessive expansion of the resin or the blocking of touch buttons under the effect of excessive ambient temperature. Such a system ultimately requires reinforced choices in materials and very severe industrial control becoming very costly to manage for an unsuitable or ill-prepared activity. In addition, any electrical element such as a control keyboard to be placed outside the encapsulation zone, that is to say in the dangerous zone at risk of explosions, entails the use of a Zener barrier. downstream of the transformer. This component will limit the energy of the external electrical components to avoid creating sparks. This consists in particular of a fuse.
De même, la mise en sécurité de la carte électronique s'effectue au moyen d'organes de type fusibles qui empêchent tout mauvais branchement ou tout démarrage du moteur dans le cas où les conditions requises et nécessaires à un bon fonctionnement du moteur ne seraient pas remplies. Toutefois, de tels éléments du type fusible étant noyés dans la résine, lorsque ceux-ci se déclenchent, le dispositif de commande devient inutilisable car il n'existe pas de possibilité de réarmement.Similarly, the electronic card is secured by means of fuse-type members which prevent any improper connection or any starting of the engine in the event that the conditions required and necessary for the proper functioning of the engine are not met. However, such elements of the fuse type being embedded in the resin, when they are triggered, the control device becomes unusable because there is no possibility of resetting.
Un but de la présente invention est donc de proposer un dispositif de commande d'un nouveau type dont la conception permet de limiter l'encombrement de l'ensemble, de supprimer tous les types de composants sources de défaillances dans les conditions les plus sévères comme les transformateurs ou les claviers souples à membranes qui présentent aujourd'hui un certain nombre d'inconvénients et de disposer d'une gestion efficace des sécurités électriques ne nécessitant plus l'incorporation d'éléments à fonctionnement irréversible, tels que des fusibles ou varistance, dans le matériau isolant. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de commande intégrant une surveillance intelligente permanente par l'intermédiaire d'un microcontrôleur susceptible d'interdire le démarrage du moteur en cas de tension de défaut minimale ou maximale risquant d'engendrer la destruction du moteur électrique.An object of the present invention is therefore to propose a control device of a new type, the design of which makes it possible to limit the overall size of the assembly, to eliminate all types of components which are sources of failure under the most severe conditions such as transformers or flexible membrane keypads, which today have a certain number of drawbacks and have efficient management of electrical safety, no longer requiring the incorporation of irreversible elements, such as fuses or varistor, in the insulating material. Another object of the invention is to propose a control device incorporating permanent intelligent monitoring by means of a microcontroller capable of prohibiting the starting of the motor in the event of a minimum or maximum fault voltage likely to cause destruction. of the electric motor.
Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de commande fiabilisé en rationalisant les raccordements électriques par la suppression des bomiers sur la carte électronique.Another object of the invention is to provide a reliable control device by rationalizing the electrical connections by eliminating the strips on the electronic card.
Un' autre but de l'invention est de proposer un dispositif de commande susceptible de supporter des températures élevées jusqu'à 50°C en condition normale d'utilisation avec un degré d'humidité relative supérieur à 95%.An other object of the invention to provide a capable of withstanding temperatures controller elevated to 50 ° C under normal conditions of use with a degree of relative humidity higher than 95%.
Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de commande dont la conception permet un fonctionnement en toute sécurité en atmosphère explosible de type gaz « G » en utilisant principalement le mode de protection « m » d'encapsulage considéré comme le plus simple et le plus économique, notamment en raison de l'utilisation possible d'un boîtier en plastique standard, en combinaison avec le mode « i » de sécurité intrinsèque si besoin pour des composants externes à la zone encapsulée. En outre, l'encapsulage complet des parties électriques permet une utilisation dans des environnements de type poussière « D » (Dust) beaucoup plus contraignantes et imposant un indice de protection au moins égal à IP 65.Another object of the present invention is to provide a control device whose design allows safe operation in an explosive atmosphere of gas type "G" mainly using the protection mode "m" encapsulation considered to be the simplest. and the most economical, in particular due to the possible use of a standard plastic case, in combination with the "i" mode of intrinsic safety if necessary for components external to the encapsulated area. In addition, the complete encapsulation of the electrical parts allows use in dust-type environments "D" (Dust) much more restrictive and imposing a protection index at least equal to IP 65.
Un autre but de l'invention est de standardiser une commande moteur unique quel que soit le moteur asynchrone utilisé de type standard ou EX.Another object of the invention is to standardize a single motor control whatever the asynchronous motor used of standard or EX type.
Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de commande offrant des possibilités de fonctionnement à l'intérieur de plages de tension élargies afin de s'affranchir des problèmes de très grande diversité des réseaux électriques mondiaux fortement hétérogènes. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de commande électronique pour moteur, de préférence asynchrone, monophasé ou triphasé, comprenant au moins une carte électronique et un relais pour contrôler l'alimentation du moteur, la carte électronique comportant au moins un microcontrôleur analysant les paramètres électriques du secteur, tels que fréquence et tension, pour s'assurer qu'ils sont compatibles avec un fonctionnement correct du moteur, afin de commander le relais positionné sur le réseau d'alimentation du moteur, carte et relais étant de préférence logés à l'intérieur d'un boîtier, caractérisé en ce que le relais est un relais statique et en ce que la carte électronique comporte en outre :Another object of the present invention is to provide a control device offering possibilities of operation within extended voltage ranges in order to overcome the problems of very great diversity in highly heterogeneous global electrical networks. To this end, the subject of the invention is an electronic control device for a motor, preferably asynchronous, single-phase or three-phase, comprising at least one electronic card and a relay for controlling the power supply to the motor, the electronic card comprising at least one microcontroller analyzing the electrical parameters of the sector, such as frequency and voltage, to ensure that they are compatible with correct operation of the motor, in order to control the relay positioned on the motor supply network, card and relay being preferably housed inside a box, characterized in that the relay is a static relay and in that the electronic card further comprises:
- une impédance capacitive alimentée à partir du réseau d'alimentation du moteur et servant à abaisser la tension d'alimentation du reste du dispositif eta capacitive impedance supplied from the motor supply network and used to lower the supply voltage of the rest of the device, and
- au moins un organe de commutation de mise en marche et/ou d'arrêt du dispositif commandable par l'intermédiaire d'un organe de commande, lui- même commandé par une commande à déplacement, de préférence manuelle.- At least one switching device for starting and / or stopping the device controllable by means of a control member, itself controlled by a displacement control, preferably manual.
Le remplacement d'un transformateur par une alimentation capacitive et la gestion intelligente obtenue au moyen d'un microcontrôleur permettent d'obtenir un dispositif de commande de faible encombrement, de fonctionnement parfaitement sûr et en particulier stable dans le temps.The replacement of a transformer by a capacitive supply and the intelligent management obtained by means of a microcontroller make it possible to obtain a control device of small size, of perfectly safe operation and in particular stable over time.
Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, l'ensemble de la carte électronique et du relais statique est noyé dans un bloc de matériau isolant, tel qu'une résine.According to a preferred embodiment of the invention, the assembly of the electronic card and the static relay is embedded in a block of insulating material, such as a resin.
Selon une autre forme de réalisation préférée de l'invention, l'ensemble de la carte électronique et du relais statique est logé dans une enveloppe de type "d", telle qu'une enveloppe en aluminium constituée notamment par la boîte à bornes du moteur.According to another preferred embodiment of the invention, the assembly of the electronic card and the static relay is housed in an envelope of type "d", such as an aluminum envelope constituted in particular by the motor terminal box .
Le ou les organes de commutation sont constitués par des commutateurs à lame souple commandables de préférence par l'intermédiaire d'aimants. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels :The switching member or members consist of flexible-blade switches which can be controlled preferably by magnets. The invention will be clearly understood on reading the following description of exemplary embodiments, with reference to the appended drawings in which:
la figure 1 représente une vue en perspective d'un dispositif de commande conforme à l'invention en position éclatée des éléments le constituant etFIG. 1 represents a perspective view of a control device according to the invention in the exploded position of the elements constituting it and
la figure 2 représente une vue en coupe d'un dispositif de commande conforme à l'invention.2 shows a sectional view of a control device according to the invention.
Le dispositif, objet de l'invention, a pour fonction de permettre la commande électronique d'un moteur, de préférence asynchrone, monophasé ou triphasé, destiné en particulier à être utilisé dans des atmosphères explosibles.The device, object of the invention, has the function of allowing electronic control of a motor, preferably asynchronous, single-phase or three-phase, intended in particular to be used in potentially explosive atmospheres.
Ce dispositif est de préférence logé à l'intérieur d'un boîtier 1 , de préférence en matière plastique isolante, antistatique et comporte, de manière générale, une carte 2 électronique et un relais 3 statique pour contrôler l'alimentation du moteur et autoriser ou non cette dernière en fonction des caractéristiques du secteur.This device is preferably housed inside a box 1, preferably made of insulating plastic, antistatic and generally comprises an electronic card 2 and a static relay 3 to control the supply of the motor and authorize or not the latter depending on the characteristics of the sector.
De manière caractéristique à l'invention, la carte 2 électronique comporte une impédance 4 capacitive, des commutateurs 5 à lame commandables par l'intermédiaire d'aimants 6 et de boutons-poussoirs 12 et un microcontrôleur 7. Le dispositif de commande est alimenté à partir du réseau d'alimentation du moteur, il est raccordé au fil de phase lui-même raccordé au secteur. La tension de ce réseau peut varier de 70 à 260 volts monophasé avec le risque de branchement en 400 volts triphasé pour une fréquence de 50 ou 60 Hertz.Characteristically to the invention, the electronic card 2 comprises a capacitive impedance 4, switches 5 with a blade controllable by means of magnets 6 and push-buttons 12 and a microcontroller 7. The control device is powered at from the motor supply network, it is connected to the phase wire itself connected to the mains. The voltage of this network can vary from 70 to 260 volts single phase with the risk of connection in 400 volts three phase for a frequency of 50 or 60 Hertz.
Pour permettre au dispositif de commander l'alimentation du moteur à partir de ce réseau alternatif, il est donc nécessaire d'abaisser la tension et d'obtenir une tension de valeur faible continue pour alimenter toute la logique de la carte 2 électronique. La solution retenue, contrairement à l'état de la technique où un transformateur est utilisé pour abaisser la tension d'alimentation, est constituée d'une impédance 4 capacitive. Cette impédance 4 capacitive est constituée de deux condensateurs, de préférence plastique, en série. Cette impédance 4 capacitive est, par exemple dans le cas d'une alimentation d'un moteur monophasé, constituée de deux condensateurs en série d'une capacité de 1 μF de type X2 275 VAC avec des dimensions égales à 23 x 20 x 9 mm qui permettent d'assurer un fonctionnement sans échauffement, y compris à des tensions élevées de l'ordre de 260 volts. Du fait, d'une intensité de commande très faible inférieure à 10 mA dans notre cas d'application, il en résulte la possibilité d'utiliser les plus petits condensateurs de très faible encombrement dans cette technologie pour un volume de résine minimum. Ces condensateurs sont aptes à fonctionner malgré tout au 2/3 de la puissance maximum des composants conformément aux exigences de sécurité électrique en Atmosphère Explosible définies par les normes en vigueur qui imposent une limite d'échauffements à la valeur de tension maximale d'utilisation.To allow the device to control the supply of the motor from this AC network, it is therefore necessary to lower the voltage and obtain a voltage of low continuous value to supply all the logic of the electronic card 2. The solution chosen, unlike the prior art where a transformer is used to lower the supply voltage, is made up of a capacitive impedance 4. This capacitive impedance 4 consists of two capacitors, preferably plastic, in series. This capacitive impedance 4 is, for example in the case of a supply of a single-phase motor, consisting of two capacitors in series with a capacity of 1 μF of type X2 275 VAC with dimensions equal to 23 x 20 x 9 mm which allow operation without overheating, including at high voltages of the order of 260 volts. Because of a very low control intensity of less than 10 mA in our application case, this results in the possibility of using the smallest capacitors of very small size in this technology for a minimum resin volume. These capacitors are nevertheless capable of operating at 2/3 of the maximum power of the components in accordance with the electrical safety requirements in Explosive Atmosphere defined by the standards in force which impose a temperature rise limit at the maximum use voltage value.
Le doublement de la valeur capacitive d'un condensateur, qu'engendrerait une intensité plus élevée, s'accompagne d'une augmentation exponentielle de son volume. De surcroît, la plus faible intensité consommée entraîne favorablement la plus grande optimisation du volume. Le même raisonnement peut être adopté pour une augmentation du nombre de condensateurs résultant d'une demande d'intensité plus élevée.The doubling of the capacitive value of a capacitor, which would generate a higher intensity, is accompanied by an exponential increase in its volume. In addition, the lower intensity consumed favorably leads to greater optimization of the volume. The same reasoning can be adopted for an increase in the number of capacitors resulting from a higher current demand.
Cette impédance capacitive est raccordée dans le cas d'un moteur monophasé au fil de phase du moteur et permet ainsi d'abaisser la tension d'alimentation du dispositif à une valeur inférieure à 25 volts. Entre l'impédance 4 et le neutre est inséré un pont redresseur à diodes qui délimite une tension redressée à une valeur précise de 5 volts. D'autres condensateurs peuvent être positionnés sur le circuit en aval de ce pont pour assurer un lissage du courant et court- circuiter toute tension résiduelle alternative. L'objectif est donc d'obtenir, au moyen de cette pluralité de composants, une tension continue d'une valeur de l'ordre de quelques volts, cette tension servant en particulier à l'alimentation d'un microcontrôleur 7 de type PIC 16C620. Ce microcontrôleur 7, également porté par la carte 2 électronique, analyse les paramètres électriques du secteur tels que fréquence et tension pour s'assurer qu'ils sont compatibles avec un fonctionnement correct du moteur afin de commander le relais 3 statique positionné sur le réseau d'alimentation du moteur, en particulier sur le fil de phase du moteur. Ce relais 3 statique a pour fonction d'autoriser ou non le passage du courant servant à l'alimentation du moteur en fonction des caractéristiques du courant fourni par le secteur. Le microcontrôleur 7 a également pour fonction, dans certains cas, de déterminer le temps de fonctionnement du moteur.This capacitive impedance is connected in the case of a single-phase motor to the phase wire of the motor and thus makes it possible to lower the supply voltage of the device to a value less than 25 volts. Between impedance 4 and neutral is inserted a diode rectifier bridge which delimits a rectified voltage to a precise value of 5 volts. Other capacitors can be positioned on the circuit downstream of this bridge to ensure smoothing of the current and short-circuit any residual AC voltage. The objective is therefore to obtain, by means of this plurality of components, a direct voltage of a value of the order of a few volts, this voltage being used in particular for supplying a microcontroller 7 of the PIC 16C620 type. . This microcontroller 7, also carried by the electronic card 2, analyzes the electrical parameters of the sector such as frequency and voltage to ensure that they are compatible with correct operation of the motor in order to control the static relay 3 positioned on the network d motor power, in particular on the motor phase wire. This static relay 3 has the function of authorizing or not the passage of the current used to supply the motor as a function of the characteristics of the current supplied by the sector. The microcontroller 7 also has the function, in certain cases, of determining the operating time of the engine.
Le' microcontrôleur 7 a surtout un rôle prépondérant dans les fonctions de surveillance des grandeurs électriques en entrée sur la carte électronique . En effet, il exerce un contrôle permanent des paramètres de l'alimentation pour ne pas autoriser la commande du relais statique ou déclencher les sécurités électriques en amont de l'installation.The ' microcontroller 7 has above all a preponderant role in the functions of monitoring the electrical quantities input on the electronic card. Indeed, it exercises permanent control of the power supply parameters so as not to authorize the control of the static relay or trigger the electrical safety devices upstream of the installation.
La surveillance a pour but d'ajuster les paramètres de seuil de la tension pour mettre en sécurité le moteur dans les limites fixées (détection de défaut et restitution d'informations, temporisation relais, ...) ou d'autres fonctions logiques intelligentesThe purpose of monitoring is to adjust the voltage threshold parameters to secure the motor within the fixed limits (fault detection and restitution of information, relay timing, etc.) or other intelligent logic functions
Pour cela, il est utilisé une entrée type « analogique ou comparateur » du microcontrôleur pour analyser les paramètres nécessaires à la surveillance.For this, an analog or comparator type input from the microcontroller is used to analyze the parameters necessary for monitoring.
L'abaissement de l'alimentation est réalisée par une impédance capacitive fonction de la fréquence avec la relation :The lowering of the power supply is achieved by a capacitive impedance depending on the frequency with the relation:
• lu = Ur/Zc avec Zc = 1/(Céq,2.π.f)• Ur = read / Z c with Zc = 1 / (C eq, 2.π.f)
• soit Ur = lu/(Céq..2.π.f).• Ur is read / (C eq ..2.π.f).
En conséquence, la tension sera différente en fonction de la fréquence. La surveillance de la fréquence permet d'identifier la tension réseau (indirectement par la mesure des tensions abaissées) et de contrôler les tensions minimale et maximale de seuil auxquelles le microcontrôleur va donner l'ordre d'interdire la mise en route du moteur.Consequently, the voltage will be different depending on the frequency. Frequency monitoring makes it possible to identify the line voltage (indirectly by measuring the lowered voltages) and to control the minimum voltages and maximum threshold at which the microcontroller will give the order to prohibit starting the engine.
La mise en marche et l'arrêt du dispositif sont assurés par l'intermédiaire de commutateurs 5 à lame souple commandables par l'intermédiaire de boutons- poussoirs 12 et d'aimants 6. Les boutons poussoirs 12 pourraient être remplacés par toute autre commande à déplacement, de préférence manuelle, la solution bouton-poussoir restant une solution préférée pour les applications visées. Pour répondre aux normes de sécurité exigées dans le cas de milieux explosibles, l'ensemble de la carte 2 électronique et du relais 3 statique est encapsulé, c'est-à-dire noyé dans un bloc 8 de matériau isolant, tel qu'une résine. Le faible encombrement de l'impédance 4 capacitive et la disposition du relais 3 statique par rapport à la carte électronique permettent d'obtenir un ensemble de faible encombrement limitant la quantité de matériau isolant à utiliser.The device is switched on and off by switches 5 with flexible blades which can be controlled by push-buttons 12 and magnets 6. The push-buttons 12 could be replaced by any other control to displacement, preferably manual, the push-button solution remaining a preferred solution for the targeted applications. To meet the safety standards required in the case of explosive environments, the whole of the electronic card 2 and the static relay 3 is encapsulated, that is to say embedded in a block 8 of insulating material, such as a resin. The small size of the capacitive impedance 4 and the arrangement of the static relay 3 with respect to the electronic card make it possible to obtain an assembly of small size limiting the amount of insulating material to be used.
La définition de l'encapsulage est un procédé d'application d'un compound de type résine Epoxy ou Polyuréthane pour enfermer un ou des dispositif(s) électrique(s) par des moyens appropriés tels que l'enrobage ou l'empotage. De même, l'enrobage est un procédé de revêtement complet d'un ou de dispositifs) électrique(s) consistant à verser sur lui, dans un moule, un compound et à retirer le dispositif enfermé du moule après solidification du compound. L'empotage, quant à lui, est un procédé d'enrobage dans lequel le moule reste attaché au(x) dispositif(s) électrique(s) enfermé(s). Le procédé d'encapsulage utilisé est donc un procédé d'empotage dans lequel, à l'issue du versement du matériau isolant, le moule reste attaché au dispositif électrique enfermé. Il se distingue donc de la technique d'enrobage dans laquelle les dispositifs électriques sont, après déversement d'un matériau isolant dans un moule, retirés du moule. On obtient ainsi une hauteur de résine de l'ordre de 26 mm pour une hauteur de la carte électronique et du relais statique correspondant à environ 8 mm seulement. Dans cette configuration, le dispositif comporte au moins deux commutateurs 5 à lame souple portés respectivement par des berceaux 11 de manière à être proches de la surface du bloc 8 de matériau isolant afin d'autoriser leur commande et assurer une commutation déporté à distance ou de proximité sans contact électrique tels que par des aimants 6. Une version équivalente aurait consisté à supprimer le matériau isolant et à loger l'ensemble dans une enveloppe de type "d".The definition of encapsulation is a method of applying a compound of the Epoxy or Polyurethane resin type to enclose one or more electrical device (s) by suitable means such as coating or potting. Likewise, the coating is a process for completely coating an electrical device (s) consisting in pouring a compound onto it, and removing the enclosed device from the mold after the compound has solidified. Potting, on the other hand, is a coating process in which the mold remains attached to the enclosed electrical device (s). The encapsulation process used is therefore a potting process in which, after the pouring of the insulating material, the mold remains attached to the enclosed electrical device. It therefore differs from the coating technique in which the electrical devices are, after an insulating material has been poured into a mold, removed from the mold. A resin height of the order of 26 mm is thus obtained for a height of the electronic card and of the static relay corresponding to only about 8 mm. In this configuration, the device comprises at least two flexible blade switches 5 carried respectively by cradles 11 so as to be close to the surface of the block 8 of insulating material in order to authorize their control and ensure remote switching from a distance or proximity without electrical contact such as by magnets 6. An equivalent version would have consisted in removing the insulating material and in housing the assembly in a envelope of type "d".
Une variante possible sans que cela ne remette en cause les choix technologiques d'une carte électronique encapsulée serait de déporter l'organe de commande en assurant sa protection par l'encapsulage « m » ou par combinaison avec un autre mode de type sécurité intrinsèque « i » ou enveloppe antidéflagrante « d ». Ainsi, on peut aisément imaginer un capteur déporté en dehors de la zone encapsulée de l'électronique dont l'organe de commande de préférence encapsulé est lui même commandé par une commande à déplacement manuelle ou automatique.A possible variant without this calling into question the technological choices of an encapsulated electronic card would be to deport the control member while ensuring its protection by encapsulation "m" or by combination with another mode of intrinsic safety type " i ”or flameproof enclosure“ d ”. Thus, one can easily imagine a remote sensor outside the encapsulated area of the electronics, the preferably encapsulated control member of which is itself controlled by a manual or automatic displacement control.
Le relais 3 statique comporte quant à lui au moins un thyristor 3A, de préférence deux thyristors positionnés tête-bêche, soudé(s) à une plaque 10 en matériau conducteur, tel que l'aluminium, servant de dissipateur thermique adapté au cas d'utilisation et personnalisé pour assurer dans un espace le plus réduit possible les échanges thermiques suffisant pour éviter les échauffements. Ainsi, la plaque support 10 a une forme en « U » pour une épaisseur de 1,5 mm afin d'offrir la plus grande surface de dissipation. L'ensemble est ainsi logé dans un boîtier 1 qui comporte : - un fond 1A contenant le bloc 8 de matériau isolant dans lequel sont noyés la carte 2 électronique le relais 3 statique et son dissipateur thermique - et un couvercle 1B destiné à être fixé au fond 1A par encliquetage sans recours à un outil.The static relay 3 comprises at least one thyristor 3A, preferably two thyristors positioned head to tail, welded to a plate 10 of conductive material, such as aluminum, serving as a heat sink adapted to the case of use and customized to ensure sufficient heat exchange in the smallest possible space to prevent overheating. Thus, the support plate 10 has a "U" shape for a thickness of 1.5 mm in order to offer the greatest dissipation surface. The assembly is thus housed in a box 1 which comprises: - a bottom 1A containing the block 8 of insulating material in which the electronic card 2 is embedded the static relay 3 and its heat sink - and a cover 1B intended to be fixed to the bottom 1A by snap-in without using a tool.
La disposition du ou des thyristor(s) sur une plaque 10 en matériau conducteur permet de positionner dans un premier temps cette plaque au fond du boîtier puis de superposer à cette plaque la carte électronique comportant l'ensemble des autres éléments cités ci-dessus qui sera ensuite liée par soudure. Une fois l'ensemble en position, il peut être alors procédé au déversement du matériau isolant à l'intérieur du boîtier afin d'encapsuler les différents éléments. Comme défini précédemment et conformément à la norme EN 50028, lorsque le matériel électrique est encapsulé, la partie encapsulée de matériel électrique ou le composant Ex encapsulé comporte une enveloppe de protection en matière isolante (empotage), il n'est pas imposé d'épaisseur minimale de la couche entre l'enveloppe de protection et tout composant ou conducteur si l'épaisseur de l'enveloppe est d'au moins 1 mm. De ce fait, l'optimisation du volume de résine a été accrue par une épaisseur de l'enveloppe du boîtier d'au moins 1 mm. Ainsi, le dissipateur thermique est placé directement en contact avec le fond du boîtier.The arrangement of the thyristor (s) on a plate 10 of conductive material makes it possible to first position this plate at the bottom of the housing and then to superimpose on this plate the electronic card comprising all of the other elements mentioned above which will then be bonded by welding. Once the assembly in position, it can then proceed to the pouring of the insulating material inside the housing in order to encapsulate the various elements. As defined above and in accordance with standard EN 50028, when the electrical equipment is encapsulated, the encapsulated part of electrical equipment or the encapsulated Ex component includes a protective envelope made of insulating material (potting), it is not required to be thick minimum layer between the protective envelope and any component or conductor if the thickness of the envelope is at least 1 mm. Therefore, the optimization of the volume of resin was increased by a thickness of the casing of the housing of at least 1 mm. Thus, the heat sink is placed directly in contact with the bottom of the housing.
Pour permettre la mise en marche et l'arrêt d'un tel dispositif, il est prévu, comme mentionné ci-dessus, des aimants 6 coopérant avec des commutateurs 5 à lame souple. Ces aimants 6 sont portés chacun par un bouton-poussoir 12 chargé par ressort 14 et incorporé dans le couvercle 1B du boîtier 1. L'un des boutons-poussoirs 12 sert à la mise en service du dispositif tandis que l'autre sert à l'arrêt du dispositif. Ces commutateurs à lame souple autorisent plus particulièrement le fonctionnement du microcontrôleur 7.To allow the starting and stopping of such a device, there are provided, as mentioned above, magnets 6 cooperating with switches 5 with a flexible blade. These magnets 6 are each carried by a push button 12 loaded by spring 14 and incorporated in the cover 1B of the housing 1. One of the push buttons 12 is used for commissioning the device while the other is used for the shutdown of the device. These flexible blade switches more particularly authorize the operation of the microcontroller 7.
Comme mentionné ci-dessus, la carte électronique est directement alimentée par le réseau d'alimentation du moteur. A cet effet, l'ensemble est positionné sur le fil de phase du moteur dans le cas d'un moteur monophasé. Ainsi, le dispositif de commande peut être alimenté à partir du réseau d'alimentation du moteur après abaissement de la tension d'alimentation au moyen de l'impédance capacitive. Cette impédance capacitive permet de recevoir des tensions susceptibles de varier dans une large plage, notamment de 70 à 260 volts avec des valeurs de fréquence pouvant varier entre 50 et 60 Hertz. Une fois la tension abaissée entre 8 et 25 volts, le microcontrôleur 7 analyse les paramètres électriques de la tension abaissée et de la fréquence et définit par extrapolation les valeurs de la tension d'entrée de manière à ne pas autoriser la commande du relais statique lorsque cette tension est en dehors d'une plage prédéterminée afin d'empêcher tout endommagement du moteur. Le relais statique est également positionné sur le fil de phase du moteur conformément à l'obligation des normes de sécurité électrique indiquant la coupure toutes les phases.As mentioned above, the electronic card is directly supplied by the motor supply network. To this end, the assembly is positioned on the phase wire of the motor in the case of a single-phase motor. Thus, the control device can be supplied from the motor supply network after lowering the supply voltage by means of the capacitive impedance. This capacitive impedance makes it possible to receive voltages which can vary over a wide range, in particular from 70 to 260 volts with frequency values which can vary between 50 and 60 Hertz. Once the voltage is lowered between 8 and 25 volts, the microcontroller 7 analyzes the electrical parameters of the lowered voltage and the frequency and defines by extrapolation the values of the input voltage so as not to authorize the control of the static relay when this voltage is outside a predetermined range to prevent damage to the motor. The static relay is also positioned on the phase wire of the motor in accordance the obligation of electrical safety standards indicating the interruption of all phases.
Pour permettre l'obtention d'un ensemble prêt à monter, le fond 1A du boîtier comporte une chambre d'arrivée des câbles du secteur et de départ des câbles du moteur séparée du bloc 8 de matériau isolant par une cloison 13. Cette cloison comporte, au voisinage de son bord supérieur, une pluralité d'encochages facilitant le calage des câbles. Ce boîtier est également équipé de presse-étoupe à travers lesquels sont introduits les câbles raccordables au secteur et ceux de départ vers le moteur. Dans une variante plus élaborée, on peut envisager de déporter le raccordement sur un bornier en dehors de la zone encapsulée, mais restant à l'intérieur de l'enveloppe, afin de permettre une option de câblage indépendante du boîtier électronique. Pour des raisons de protection en Atmosphère Explosible, ce bornier doit être protégé selon le mode de sécurité augmentée « e ». Ce mode implique en particulier que l'enveloppe soit étanche avec un indice de protection au moins égal à IP 54. Le boîtier dispose, à cet effet, d'une rigole sur son pourtour afin de pouvoir recevoir éventuellement un moyen d'étanchéité tel qu'un joint souple garantissant le degré de protection requis.To allow a ready-to-assemble assembly to be obtained, the bottom 1A of the housing has a chamber for the supply of cables from the sector and the departure for cables from the motor separated from the block 8 of insulating material by a partition 13. This partition , in the vicinity of its upper edge, a plurality of notches facilitating the wedging of the cables. This box is also fitted with cable glands through which cables connected to the mains and those to the motor are introduced. In a more elaborate variant, it is possible to envisage deporting the connection to a terminal block outside the encapsulated zone, but remaining inside the envelope, in order to allow a wiring option independent of the electronic unit. For reasons of protection in Explosive Atmosphere, this terminal block must be protected according to the increased safety mode "e". This mode implies in particular that the envelope is waterproof with a protection index at least equal to IP 54. The housing has, for this purpose, a channel around its periphery in order to be able to possibly receive a sealing means such as '' a flexible seal guaranteeing the required degree of protection.
Enfin, pour assurer une surveillance permanente du fonctionnement du dispositif, la carte 2 électronique porte une diode 15 bicolore faisant saillie du bloc 8 isolant. Cette diode 15 est coiffée d'un guide 16 de lumière couplé au couvercle 1B du boîtier 1 de manière à rendre visible, depuis l'extérieur du boîtier 1 , le signal lumineux émis par la diode 15. Toute défaillance peut ainsi être visualisée en temps réel et en continu. De même, le contrôle du relais statique en temps réel et en continu empêche tout passage du courant en direction du moteur lorsque le courant ne répond pas aux caractéristiques autorisant un fonctionnement satisfaisant du moteur.Finally, to ensure permanent monitoring of the operation of the device, the electronic card 2 carries a two-color diode 15 projecting from the insulating block 8. This diode 15 is capped with a light guide 16 coupled to the cover 1B of the housing 1 so as to make visible, from outside the housing 1, the light signal emitted by the diode 15. Any failure can thus be viewed in time real and continuous. Likewise, the control of the static relay in real time and continuously prevents any passage of the current towards the motor when the current does not meet the characteristics allowing satisfactory operation of the motor.
Pour faciliter le positionnement du boîtier 1 sur un support quelconque, le fond 1A de ce boîtier 1 peut être muni de pattes 9 élastiquement déformables coopérant avec le support. Le fonctionnement d'un tel dispositif de commande est très simple. Une fois la connexion effectuée, d'une part au moteur, d'autre part au secteur, le dispositif peut être mis en marche par simple actionnement du bouton-poussoir correspondant à la mise en service du dispositif. Cet actionnement du bouton- poussoir permet à l'aimant équipant un bouton-poussoir d'attirer une lamelle équipant un commutateur 5 à lame souple, tel qu'une ampoule REED de manière à fermer le contact. Le microcontrôleur 7 peut alors être alimenté en courant continu de faible valeur par l'intermédiaire d'un pont redresseur assurant la régulation de 5 volts en aval de l'impédance capacitive et analyser les' paramètres électriques du secteur. Dans le cas où la tension fournie est compatible avec un fonctionnement correct du moteur, ce microcontrôleur 7 commande le relais 3 statique et autorise ce dernier à laisser passer le courant en direction du moteur. Le moteur peut alors fonctionner pendant une durée généralement prédéterminée correspondant à celle programmée au sein du microcontrôleur 7. Après écoulement de la période de temps prédéterminée, le moteur est automatiquement arrêté. En cas d'arrêt d'urgence, il peut être actionné l'autre bouton-poussoir de manière à commander l'arrêt du moteur.To facilitate positioning of the housing 1 on any support, the bottom 1A of this housing 1 can be provided with elastically deformable tabs 9 cooperating with the support. The operation of such a control device is very simple. Once the connection has been made, on the one hand to the motor, and on the other hand to the sector, the device can be started by simply pressing the push button corresponding to the commissioning of the device. This actuation of the push button allows the magnet fitted to a push button to attract a strip fitted to a switch 5 with a flexible blade, such as a REED bulb so as to close the contact. The microcontroller 7 can then be supplied with low value direct current via a rectifier bridge ensuring the regulation of 5 volts downstream of the capacitive impedance and analyzing the ' electrical parameters of the sector. In the case where the voltage supplied is compatible with correct operation of the motor, this microcontroller 7 controls the static relay 3 and authorizes the latter to let the current flow towards the motor. The motor can then operate for a generally predetermined duration corresponding to that programmed in the microcontroller 7. After the predetermined period of time has elapsed, the motor is automatically stopped. In the event of an emergency stop, the other push button can be actuated in order to stop the engine.
En cas de moteur triphasé, chaque fil de phase du moteur est équipé d'un relais 3 statique. In the case of a three-phase motor, each phase wire of the motor is fitted with a static relay 3.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de commande électronique pour moteur, de préférence asynchrone, monophasé ou triphasé, comprenant au moins une carte (2) électronique et un relais (3) pour contrôler l'alimentation du moteur, la carte (2) électronique comportant au moins un microcontrôleur (7) analysant les paramètres électriques du secteur, tels que fréquence et tension, pour s'assurer qu'ils sont compatibles avec un fonctionnement correct du moteur, afin de commander le relais (3) positionné sur le réseau d'alimentation du moteur, carte (2) et relais (3) étant de préférence logés à l'intérieur d'un boîtier d). caractérisé en ce que le relais (3) est un relais statique et en ce que la carte (2) électronique comporte en outre :1. Electronic control device for a motor, preferably asynchronous, single-phase or three-phase, comprising at least one electronic card (2) and a relay (3) for controlling the power supply to the motor, the electronic card (2) comprising at least one microcontroller (7) analyzing the electrical parameters of the sector, such as frequency and voltage, to ensure that they are compatible with correct operation of the motor, in order to control the relay (3) positioned on the motor supply network , card (2) and relay (3) being preferably housed inside a housing d). characterized in that the relay (3) is a static relay and in that the electronic card (2) further comprises:
- une impédance (4) capacitive alimentée à partir du réseau d'alimentation du moteur et servant à abaisser la tension d'alimentation du reste du dispositif et- a capacitive impedance (4) supplied from the motor supply network and used to lower the supply voltage of the rest of the device, and
- au moins un organe (5) de commutation de mise en marche et/ou d'arrêt du dispositif commandable par l'intermédiaire d'un organe (6) de commande, lui- même commandé par une commande à déplacement, de préférence manuelle.- at least one member (5) for switching on and / or off the device controllable by means of a control member (6), itself controlled by a displacement control, preferably manual .
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'ensemble de la carte (2) électronique et du relais (3) statique est noyé dans un bloc (8) de matériau isolant, tel qu'une résine.2. Device according to claim 1, characterized in that the assembly of the electronic card (2) and of the static relay (3) is embedded in a block (8) of insulating material, such as a resin.
3. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'ensemble de la carte (2) électronique et du relais (3) statique est logé dans une enveloppe de type "d", telle qu'une enveloppe en aluminium.3. Device according to claim 1, characterized in that the assembly of the electronic card (2) and the static relay (3) is housed in an envelope of type "d", such as an aluminum envelope.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le ou les organes (5) de commutation sont constitués par des commutateurs (5) à lame souple commandables de préférence par l'intermédiaire d'aimants (6). 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the member (s) (5) switching consist of switches (5) flexible blade controllable preferably by means of magnets (6) .
5. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 4, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux commutateurs (5) à lame souple portés respectivement par des berceaux (11) de manière à être proches de la surface du bloc (8) de matériau isolant afin d'autoriser leur commande par des aimants (6).5. Device according to one of claims 2 and 4, characterized in that it comprises at least two switches (5) with flexible blade carried respectively by cradles (11) so as to be close to the surface of the block (8 ) of insulating material to authorize their order by magnets (6).
6. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le relais (3) statique comporte au moins un thyristor (3A) soudé à une plaque (10) en matériau conducteur, tel que l'aluminium, servant de dissipateur thermique.6. Device according to claim 1, characterized in that the relay (3) static comprises at least one thyristor (3A) welded to a plate (10) of conductive material, such as aluminum, serving as a heat sink.
7. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'impédance (4) capacitive est constituée de deux condensateurs, de préférence plastique, en série.7. Device according to claim 1, characterized in that the capacitive impedance (4) consists of two capacitors, preferably plastic, in series.
8. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le boîtier (1 ) comporte :8. Device according to claim 1, characterized in that the housing (1) comprises:
- un fond (1A) contenant le bloc (8) de matériau isolant dans lequel sont noyés la carte (2) électronique et le relais (3) statique, - et un couvercle (1 B) destiné à être fixé au fond (1A) par encliquetage sans recours à un outil.- a bottom (1A) containing the block (8) of insulating material in which the electronic card (2) and the static relay (3) are embedded, - and a cover (1 B) intended to be fixed to the bottom (1A) snap-on without the need for a tool.
9.' Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le couvercle (1 B) du boîtier (1 ) porte deux boutons- poussoirs (12) portant chacun un aimant (6) pour la commande d'un commutateur (5) à lame souple, l'un pour la mise en service du dispositif, l'autre pour son arrêt.9. ' Device according to claim 8, characterized in that the cover (1 B) of the housing (1) carries two push buttons (12) each carrying a magnet (6) for controlling a switch (5) to flexible blade, one for putting the device into service, the other for stopping it.
10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le fond (1A) du boîtier comporte une chambre d'arrivée des câbles du secteur et de départ des câbles du moteur séparée du bloc (8) de matériau isolant par une cloison (13). 10. Device according to claim 8, characterized in that the bottom (1A) of the housing comprises an inlet chamber for the cables from the sector and from the cables for the motor separated from the block (8) of insulating material by a partition (13 ).
11. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la carte (2) électronique porte une diode (15) bicolore faisant saillie du bloc (8) isolant, cette diode (15) étant coiffée d'un guide (16) de lumière couplé au couvercle (1B) du boîtier (1 ) de manière à rendre visible, depuis l'extérieur du boîtier (1), le signal lumineux émis par la diode (15).11. Device according to claim 8, characterized in that the electronic card (2) carries a two-color diode (15) projecting from the insulating block (8), this diode (15) being capped with a light guide (16) coupled to the cover (1B) of the housing (1) so as to make visible, from outside the housing (1), the light signal emitted by the diode (15).
12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce que le boîtier (1 ) est en plastique antistatique. 12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the housing (1) is made of antistatic plastic.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020107128A1 (en) * 2018-11-30 2020-06-04 Ats Automation Tooling Systems Inc. System and method for electric motor control in a manufacturing environment

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4921951B2 (en) * 2006-12-19 2012-04-25 北越工業株式会社 Drive control method and drive control apparatus for multi-voltage specification motor driven compressor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20007236U1 (en) * 2000-04-19 2000-07-06 Cheng Chuan Hsin Protection device for temperature return of a hot air dryer
US6150792A (en) * 1996-09-06 2000-11-21 Andersson; Hans Phase monitor
EP1079509A1 (en) * 1999-08-20 2001-02-28 Sony Corporation Power supply apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6150792A (en) * 1996-09-06 2000-11-21 Andersson; Hans Phase monitor
EP1079509A1 (en) * 1999-08-20 2001-02-28 Sony Corporation Power supply apparatus
DE20007236U1 (en) * 2000-04-19 2000-07-06 Cheng Chuan Hsin Protection device for temperature return of a hot air dryer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020107128A1 (en) * 2018-11-30 2020-06-04 Ats Automation Tooling Systems Inc. System and method for electric motor control in a manufacturing environment

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