FR2459567A1

FR2459567A1 - ELECTRONIC RELAY WITH MAXIMUM INTENSITY

Info

Publication number: FR2459567A1
Application number: FR8013130A
Authority: FR
Inventors: Karl-Heinz Lehmann
Original assignee: Compagnie Electro Mecanique SA
Current assignee: Compagnie Electro Mecanique SA
Priority date: 1979-06-16
Filing date: 1980-06-13
Publication date: 1981-01-09
Also published as: DE2924419A1; JPS563524A; GB2053595A; FR2459567B1; GB2053595B

Abstract

DISJONCTEUR A MAXIMUM. UN DISCRIMINATEUR A FENETRE 4 PERMET DE FAIRE VARIER LES CRITERES DE REPONSE ET DE COUPURE DES COURANTS DE CHARGE CIRCULANT DANS DES CIRCUITS. LES COURANTS DU RESEAU SONT DECELES AU MOYEN DE TRANSFORMATEURS 2A, 2B, 2C ET DIRIGES AVEC RETARD SUR L'ENTREE A SEUIL SUPERIEUR 4C ET L'ENTREE A SEUIL INFERIEUR 4B DU DISCRIMINATEUR A FENETRE. LA SORTIE DE CE DERNIER COMMANDE UN ORGANE DE COMMUTATION 15. LES ELEMENTS OPTIQUES (PAR EXEMPLE DES DIODES ELECTROLUMINESCENTES LD12, LD13, LD14) PERMETTENT D'OBSERVER DE L'EXTERIEUR L'ETAT DANS LEQUEL SE TROUVE UN DISCRIMINATEUR A FENETRE 4. DES COMPOSANTS REGLABLES R5, R8 PERMETTENT DE DETERMINER LES SEUILS DE REPONSE ET DE COUPURE DU DISCRIMINATEUR. APPLICATION A LA PROTECTION DES MOTEURS 1 CONTRE LES FLUCTUATIONS DU RESEAU R, S, T.MAXIMUM CIRCUIT BREAKER. A WINDOW 4 DISCRIMINATOR MAKES VARIABLE THE RESPONSE AND CUT-OFF CRITERIA OF THE CHARGING CURRENTS FLOWING IN CIRCUITS. THE NETWORK CURRENTS ARE DETECTED BY MEANS OF TRANSFORMERS 2A, 2B, 2C AND DIRECTED WITH DELAY ON THE INPUT AT UPPER THRESHOLD 4C AND THE INPUT AT LOWER THRESHOLD 4B OF THE WINDOW DISCRIMINATOR. THE OUTPUT OF THE LATEST COMMANDS A SWITCHING BODY 15. THE OPTICAL ELEMENTS (FOR EXAMPLE OF LIGHT-LUMINESCENT DIODES LD12, LD13, LD14) ALLOW TO OBSERVE FROM THE EXTERIOR THE STATE IN WHICH IS LOCATED A WINDOW 4 DISCRIMINATOR. ADJUSTABLE R5, R8 ALLOW TO DETERMINE THE DISCRIMINATOR RESPONSE AND CUT-OFF THRESHOLDS. APPLICATION TO THE PROTECTION OF MOTORS 1 AGAINST FLUCTUATIONS OF THE R, S, T NETWORK

Description

L'invention se rapporte à un relais électronique à maximum d'intensité etThe invention relates to an electronic relay with maximum intensity and

concerne le domaine de la techniquerelates to the field of technology

de commande.control.

Les relais thermiques connus à maximum d'in- The known thermal relays with maximum of

tensité sont destinés à détecter les fortes intensités à l'intérieur d'un réseau et à disjoncter en temps voulu. Par exemple, des régulateurs à bilame pouvant assumer cette fonction s'échauffent lors d'une élévation d'intensité et They are designed to detect high intensities inside a network and to trip in a timely manner. For example, bimetallic regulators that can assume this function heat up during an increase in intensity and

coupent la phase mise en danger au moyen d'un contacteur- cut off the endangered phase by means of a contactor

disjoncteur. La nature physique de ces montages leur impose des limites en fonctionnement. Les montages plus élaborés qui satisfont aux prescriptions imposées de construction ont une breaker. The physical nature of these assemblies imposes limits in operation. More elaborate fixtures that meet the imposed construction requirements have a

structure mécanique très compliquée. very complicated mechanical structure.

Les dispositifs à relais à maximum d'intensité de type électronique se composent par exemple de thermistances qui sont en contact thermique avec une résistance montée sur la voie principale du courant et exécutent une disjonction en cas d'élévation du courant. Ces dispositifs de commutation s'utilisent pour la protection des moteurs électriques contre The electronic-type overcurrent relay devices consist for example of thermistors which are in thermal contact with a resistor mounted on the main current path and perform a disjunction in case of current rise. These switching devices are used for the protection of electric motors against

les surcharges thermiques. Les demandes de brevets DE- thermal overloads. DE-patent applications

OS NI 15 63 572 et 20 60 483 ainsi que la revue technique OS NI 15 63 572 and 20 60 483 and the technical journal

AEG-Telefunken de 1969, fascicule 6, pages 383 à 392 décri- AEG-Telefunken 1969, issue 6, pages 383 to 392 decri-

vent des dispositifs de protection électronique de moteurs. wind electronic engine protection devices.

Mais il est difficile d'établir des relations favorables entre la précision et le prix de revient avec ces dispositifs connus. But it is difficult to establish favorable relations between the precision and the cost price with these known devices.

L'invention a donc pour objet un relais électro- The subject of the invention is therefore an electronic relay

nique à maximum d'intensité, dont la précision de coupure est grande et qui n'est pas plus coûteux que les solutions connues et, de plus, dont la caractéristique.de déclenchement maximum cut-off accuracy, which is no more expensive than the known solutions and, moreover, whose triggering characteristic

est réglable.is adjustable.

Selon une particularité essentielle de l'inven- According to an essential feature of the invention

tion, les transformateurs d'intensité sont destinés à déceler les courants de charge de plusieurs phases d'un appareillage The current transformers are designed to detect the load currents of several

utilisateur, ces courants décelés sont dirigés après redres- user, these detected currents are directed after

sement sous forme d'une tension retardée à l'entrée d'un discriminateur à fenêtre, un diviseur de tension est branché à une sortie en tension constante du discriminateur à fenêtre In the form of a delayed voltage at the input of a window discriminator, a voltage divider is connected to a constant voltage output of the window discriminator.

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de manière que ses tensions partielles soient envoyées à l'entrée à seuil supérieur et à l'entrée à seuil inférieur d'intensité du discriminateur à fenêtre, une sortie à seuil supérieur d'intensité du discriminateur à fenêtre attaque un relais amplificateur et les sorties du discriminateur à fenêtre sont connectées par l'intermédiaire d'éléments in such a way that its partial voltages are sent to the upper threshold input and the lower intensity threshold input of the window discriminator, a high intensity threshold output of the window discriminator drives an amplifier relay and the outputs of the window discriminator are connected via elements

d'affichage à la tension d'alimentation. display at the supply voltage.

L'avantage du relais à maximum d'intensité selon l'invention réside en particulier dans l'universalité de ses possibilités d'installation en raison de la possibilité de réglage de sa caractéristique de déclenchement. De plus, l'appareil est d'une structure simple et l'utilisation de The advantage of the overcurrent relay according to the invention resides in particular in the universality of its installation possibilities because of the possibility of adjusting its tripping characteristic. In addition, the device is of a simple structure and the use of

composants intégrés lui permet d'être fabriqué à bon marché. integrated components allows it to be manufactured cheaply.

L'invention va être décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawing as a non-limiting example.

et sur lequel la figure unique est un schéma du relais. and in which the single figure is a diagram of the relay.

Il s'agit de contrôler l'intensité du courant des trois phases R, S, T d'un réseau triphasé qui sont connectées à un moteur 1. Des transformateurs d'intensité pratiquement ouverts 2a, 2b, 2c sont montés en parallèle sur le réseau triphasé et produisent des tensions en fonction du courant circulant dans les phases. Ces tensions sont dirigées sur trois redresseurs indépendants 3a, 3b, 3c, puis sont réunies It is a question of controlling the intensity of the current of the three phases R, S, T of a three-phase network which are connected to a motor 1. Virtually open current transformers 2a, 2b, 2c are connected in parallel on the three-phase network and produce voltages as a function of the current flowing in the phases. These voltages are directed on three independent rectifiers 3a, 3b, 3c, then are united

en une tension unique.in a single voltage.

Le primaire d'un transformateur de tension 2d est The primary of a 2d voltage transformer is

avantageusement monté en série sur le primaire du transforma- advantageously mounted in series on the primary of the transforma-

teur d'intensité 2a, donc dans la phase T. Un pont redresseur intensity meter 2a, so in phase T. A bridge rectifier

3d à filtrage et stabilisation est monté en aval de ce trans- 3d filtering and stabilization is mounted downstream of this trans-

formateur de tension et délivre la tension d'alimentation UB voltage trainer and delivers the supply voltage UB

destinée aux composants électroniques utilisés. intended for the electronic components used.

La tension continue globale ainsi que filtrée et stabilisée, qui provient des trois redresseurs 3a, 3b, 3c, est transmise par l'intermédiaire d'un circuit RC à l'entrée 4a (milieu de la fenêtre) d'un discriminateur à fenêtre. Les The overall DC voltage as well as filtered and stabilized, which comes from the three rectifiers 3a, 3b, 3c, is transmitted via an RC circuit to the input 4a (middle of the window) of a window discriminator. The

discriminateurs à fenêtre sont des circuits intégrés disponi- Window Discriminators are integrated circuits available

bles sur le marché et s'utilisant par exemple en technique de in the market and used, for example, in

commande pour la sélection de valeurs déterminées à l'inté- command for the selection of specific values within the

rieur d'une plage déterminée de tolérance de la consigne within a specified setpoint tolerance range

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exigée (comparateur à bords de fenêtre). Un discriminateur à fenêtre analyse le niveau de la tension d'entrée par rapport à deux tensions définies de l'extérieur. La fenêtre à l'intérieur de laquelle réagit le circuit peut être fixée par un seuil supérieur et un seuil inférieur. Une caractéristique de déclencheur de Schmitt agit aux points de commutation (bords de la fenêtre). Ces composants sont vendus par exemple par la Société Siemens required (comparator with window edges). A window discriminator analyzes the level of the input voltage with respect to two externally defined voltages. The window within which the circuit reacts can be set by an upper threshold and a lower threshold. A Schmitt trigger characteristic acts at switching points (window edges). These components are sold for example by the Siemens Company

sous la désignation TCA 965.under the designation TCA 965.

Le discriminateur à fenêtre 4 forme avec un étage The window discriminator 4 forms with a floor

de relais aval 15 le relais électronique à maximum d'inten- downstream relay 15 the electronic relay with maximum of

sité. Le discriminateur 4 est branché sur la tension d'alimentation UBdélivrée par le pont redresseur 3d. La tension d'entrée au point 4a du discriminateur à fenêtre représente le courant de charge (courant nominal IN) provenant des circuits en pont 3c, 3b, 3a. Les bords de la fenêtre doivent être formés par exemple par des valeurs correspondant à 1,05 et 1, 15 fois celles du courant nominal IN. Le bord inférieur de la fenêtre (entrée du courant au seuil inférieur) 4b reçoit à cette fin une tension de référence qui correspond à 1,05 fois la valeur du courant nominal et le bord supérieur de la fenêtre (entrée du courant au seuil supérieur) 4c reçoit une tension qui correspond à 1,15 fois la valeur du courant nominal IN. Les tensions sont tirées de la source de tension de référence 4d du discriminateur à fenêtre et envoyées par l'intermédiaire d'un rhéostat R5 et de résistances R6 et R7 d'un diviseur de tension aux entrées 4b et 4c. Les résistances du diviseur de tension R6 et R7 fixent le rapport aux entrées 4b et 4c et le rhéostat R5 fixe le site. The discriminator 4 is connected to the supply voltage UB delivered by the rectifier bridge 3d. The input voltage at point 4a of the window discriminator represents the load current (nominal current IN) from the bridge circuits 3c, 3b, 3a. The edges of the window must be formed for example by values corresponding to 1.05 and 1.15 times those of the nominal current IN. The lower edge of the window (current input at the lower threshold) 4b receives for this purpose a reference voltage which corresponds to 1.05 times the value of the nominal current and the upper edge of the window (current input at the upper threshold). 4c receives a voltage which corresponds to 1.15 times the value of the nominal current IN. The voltages are drawn from the reference voltage source 4d of the window discriminator and sent through a rheostat R5 and resistors R6 and R7 of a voltage divider to the inputs 4b and 4c. The resistors of the voltage divider R6 and R7 set the ratio to the inputs 4b and 4c and the rheostat R5 sets the

niveau de la tension d'entrée. Le rhéostat R5 peut avantageu- level of the input voltage. The rheostat R5 can advantageously

sement comporter une graduation de réglage à lecture à have a read-only adjustment scale

échelle serrée.tight scale.

Lorsqu'une tension variable est appliquée à l'entrée 4a du discriminateur à fenêtre, il se produit aux sorties 4e et 4f de ce dernier un changement de signal lors du dépassement du seuil inférieur d'intensité 4b (1,05 fois la valeur de IN) et il se produit un changement de signal aux sorties 4f et 4g lors du dépassement du seuil supérieur When a variable voltage is applied to the input 4a of the window discriminator, there occurs at the outputs 4e and 4f of the latter a signal change when exceeding the lower intensity threshold 4b (1.05 times the value of IN) and there is a signal change at the outputs 4f and 4g when the upper threshold is exceeded

d'intensité à l'entrée 4c.intensity at the entrance 4c.

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Le circuit RC à l'entrée 4a du discriminateur à fenêtre se compose d'un rhéostat R8, d'une résistance R9, The RC circuit at the input 4a of the window discriminator consists of a rheostat R8, a resistor R9,

d'une résistance protectrice R10 et d'un condensateur Cll. a protective resistor R10 and a capacitor C1.

Ces composants sont destinés à faire varier en fonction du temps le courant de charge (courant nominal) IN qui est délivré par les circuits en pont 3c, 3b, 3a. Ce courant, qui est une reproduction du courant réel du moteur, peut monter à une valeur égale à un multiple par exemple au démarrage du moteur <courant de court-circuit du moteur triphasé) et dépasser largement le maximum de la valeur réglée de 1,15 x IN.* Le circuit temporisateur R8, R9, Cll est prévu à l'entrée 4a du discriminateur à fenêtre afin que le moteur ne soit pas immédiatement coupé dans ces cas. Il est possible de procéder à un réglage de la constante-de temps de charge These components are intended to vary as a function of time the charging current (nominal current) IN which is delivered by the bridge circuits 3c, 3b, 3a. This current, which is a reproduction of the actual motor current, can go up to a value equal to a multiple, for example when starting the motor <short-circuit current of the three-phase motor) and far exceed the maximum of the set value of 1, 15 x IN. * The timer circuit R8, R9, Cl1 is provided at the input 4a of the window discriminator so that the motor is not immediately cut in these cases. It is possible to adjust the charging time constant

au moyen du rhéostat R8.by means of the rheostat R8.

Les sorties 4e, 4f, 4g du discriminateur à fenêtre sont branchées à la tension d'alimentation UB par l'intermédiaire de diodes électroluminescentes LD12, LD13, The outputs 4e, 4f, 4g of the window discriminator are connected to the supply voltage UB via light-emitting diodes LD12, LD13,

LD14 et de résistances série. Il est possible ainsi avanta- LD14 and series resistors. It is thus possible to

geusement d'observer optiquement l'état momentané de l'ins- to observe optically the momentary state of the

tallation. Lorsque l'installation fonctionne dans la plage inférieure (1, 05 x IN), la diode électroluminescente LD12 est branchée, la plage moyenne est indiquée par la diode électroluminescente LD13 et la plage supérieure (qui mène à une coupure) est indiquée par la diode électroluminescente LD14. Un relais amplificateur 15 fonctionnant d'après le principe du courant de repos et connecté à la sortie 4g se compose d'une résistance série, d'un transistor et d'un relais sur lequel une diode est montée en parallèle. Ce circuit à courant de repos de type connu fait passer la bobine du relais à l'état conducteur par l'intermédiaire du transistor lorsque le seuil supérieur est atteint (1,5 x IN) tallation. When the system operates in the lower range (1.05 x IN), LD12 is connected, the average range is indicated by LD13 and the upper range (which leads to a break) is indicated by the diode. electroluminescent LD14. An amplifier relay 15 operating on the quiescent current principle and connected to the output 4g consists of a series resistor, a transistor and a relay on which a diode is connected in parallel. This known-type quiescent current circuit passes the relay coil to the conductive state via the transistor when the upper threshold is reached (1.5 x IN).

et donc exécute une commutation (une coupure du moteur 1). and thus performs a switching (a shutdown of the engine 1).

Le relais amplificateur de commutation 15 peut bien entendu être aussi branché sur les sorties 4e, 4f pour permettre d'obtenir d'autres critères de commutation. Le relais amplificateur peut aussi consister en un dispositif The switching amplifier relay 15 can of course also be connected to the outputs 4e, 4f to allow to obtain other switching criteria. The amplifier relay may also consist of a device

mécanique de commande automatique qui est commandé électri- automatic control mechanism that is electrically controlled

quement et peut être manoeuvré à la main. and can be maneuvered by hand.

Le discriminateur à fenêtre émet une instruction de coupure lorsque le seuil de courant réglable est dépassé, tandis que le circuit RC détermine la variation dans le temps The window discriminator issues a cut instruction when the adjustable current threshold is exceeded, while the RC circuit determines the variation over time

de la tension à l'entrée 4a de ce discriminateur. the voltage at the input 4a of this discriminator.

Selon un mode de réalisation du relais à maximum d'intensité selon l'invention, un oscillateur commandé en tension, en aval duquel sont montés des compteurs et qui est branché entre l'entrée 4a et la sortie 4g du discriminateur 4, est destiné à permettre d'augmenter la constante de temps à l'entrée 4a de ce discriminateur, c'est-à-dire à permettre de simuler une très grande plage de l'extérieur. La division de tension à l'entrée peut alors s'obtenir au moyen d'une résistance à semi-conducteur affectée d'une constante de temps et au moyen d'un rhéostat. Cette possibilité According to one embodiment of the overcurrent relay according to the invention, a voltage controlled oscillator, downstream of which counters are mounted and which is connected between the input 4a and the output 4g of the discriminator 4, is intended for allow to increase the time constant at the input 4a of this discriminator, that is to say to allow to simulate a very large range of the outside. The voltage division at the input can then be obtained by means of a semiconductor resistor affected by a time constant and by means of a rheostat. This possibility

d'extension du circuit n'est pas représentée. extension of the circuit is not shown.

Suivant une autre variante de réalisation, la According to another variant embodiment, the

tension aux entrées 4a et 4b peut être dirigée sur une micro- voltage at the inputs 4a and 4b can be directed to a micro-

calculatrice et recevoir dans cette dernière d'autres infor- calculator and receive other information in the latter.

mations (par exemple la simulation d'une bilame à l'intérieur du circuit, une simulation de l'échauffement du moteur, etc.) mations (for example the simulation of a bimetallic strip inside the circuit, a simulation of the motor overheating, etc.)

afin de permettre de calculer l'instant de coupure du discri- in order to calculate the time of disconnection

minateur à fenêtre par des entrées de constantes de temps. Ce window dimmer by time constant inputs. This

mode de réalisation n'est pas représenté non plus. embodiment is not shown either.

Dans le mode de réalisation représenté, les secondaires des transformateurs d'intensité 2a, 2b, 2c consistent en bobines à grandere5sistance ohmique chargées en tension. In the embodiment shown, the secondary of the intensity transformers 2a, 2b, 2c consist of voltage-resistive ohmic resistor coils.

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Claims

An electronic overcurrent relay, characterized in that intensity transformers (2a, 2b, 2c) are designed to detect the charging currents of several phases (R, S, T) of a user equipment ( 1), these detected currents are directed after straightening under

a delayed voltage at the input (4a) of a discrimina-

window (4), a voltage divider (R5, R6, R7) is

connected to a constant voltage output (4d) of discrimination

window (4) so that its partial voltages are directed to the upper threshold input (4c) and the lower threshold input (4b) of the window discriminator, a higher threshold intensity output (4g) of the window discriminator drives an amplifier relay (15) and the outputs (4e, 4f, 4g) of the window discriminator (4)

are connected to the supply voltage (UB) via

display elements (LD12, LD13, LD14).

2. Overcurrent relay according to the

cation 1, characterized in that the secondary transformers

Intensity Matters (2a, 2b, 2c) consist of coils

high ohmic resistance loaded in voltage.

3. Overcurrent relay according to the

cation 1, characterized in that a complementary transformer

2 (b), which is connected to a phase (T) of the user equipment (1), is intended to produce the

supply voltage (UB) of the overcurrent relay.

4. Overcurrent relay according to claim

cation 1, characterized in that an RC circuit (R8, R9, Cll)

produces the delay of the input voltage (4a) of the discrimina-

window (4), one of the resistors (R8) being a

load rheostat.

5. Overcurrent relay according to the

cation 1, characterized in that the resistors of the voltage divider (R6, R7) mounted on the inputs (4c, 4b) of the window discriminator (4) allow the setting of an arbitrary voltage ratio between the threshold input lower (4b) and the upper threshold input (4c) intensity.

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6. Overcurrent relay according to the

cation 1, characterized in that one of the resistors of the voltage divider (R5) is a rheostat and delivers a level

voltage that differs from that of the input (4a).

7. Overcurrent relay according to one of the

Claims 1 and 6, characterized in that the rheostat of

voltage divider (R5) is a potentiometer with a graduation

tight scale reading setting.

8. Overcurrent relay according to the

cation 1, characterized in that the amplifier relay (15) is selectively controllable by all the outputs (4e, 4f,

4g) of the window discriminator (4).

9. Overcurrent relay according to the

cation 1, characterized in that a voltage controlled oscillator and downstream of which are mounted switchable meters and voltage dividers produces the delay of the

input voltage.

10. Overcurrent relays according to the claim

1, characterized in that a microcomputer

produces the delay of the input voltage.