FR2841398A1 - Dispositif de commande d'un moteur electrique, procede de mise en oeuvre associe et moteur electrique - Google Patents
Dispositif de commande d'un moteur electrique, procede de mise en oeuvre associe et moteur electrique Download PDFInfo
- Publication number
- FR2841398A1 FR2841398A1 FR0207883A FR0207883A FR2841398A1 FR 2841398 A1 FR2841398 A1 FR 2841398A1 FR 0207883 A FR0207883 A FR 0207883A FR 0207883 A FR0207883 A FR 0207883A FR 2841398 A1 FR2841398 A1 FR 2841398A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- motor
- engine
- temperature
- processing unit
- control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
- H02H7/085—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load
- H02H7/0852—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load directly responsive to abnormal temperature by using a temperature sensor
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
- G05B19/4063—Monitoring general control system
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
- G05B2219/42281—If estimated temperature rise of motor is too high, inhibit motor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H6/00—Emergency protective circuit arrangements responsive to undesired changes from normal non-electric working conditions using simulators of the apparatus being protected, e.g. using thermal images
- H02H6/005—Emergency protective circuit arrangements responsive to undesired changes from normal non-electric working conditions using simulators of the apparatus being protected, e.g. using thermal images using digital thermal images
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Un dispositif de contrôle et de commande d'un moteur électrique 2 comprend un appareillage électrique de commande et de protection associé au moteur, l'appareillage électrique comprenant une unité de traitement 50 comprend des moyens pour calculer la température d'un bobinage TButile du moteur, la température du point le plus chaud du moteur ou de sa surface TScalculée, et la température ambiante à partir des mesures réalisées par au moins un capteur disposé dans le moteur et/ ou dans l'appareillage électrique
Description
Dispositif de commande d'un moteur electrique, procede de mise en ccuvre
associe et moteur electrique.
La presente invention concerne un dispositif de commande d'un moteur electrique, notamment pour un moteur electrique fonctionnant dans un
environnement requerant des dispositions particulieres de securite.
L'utilisation de moteurs electriques dans une atmosphere explosible gazeuse ou poussiereuse presente entre autres le risque de la formation de << points chauds >> sur le moteur electrique, qui pourraient declencher une explosion. En general, la commande de moteurs electriques en atmosphere explosible gazeuse ou poussiereuse steffectue, pour des raisons de securite, a partir d'un posse de commande distant des moteurs, et isole de l' atmosphere explosible, selon des normes adaptees. Selon les risques impliques par l'etat de fonctionnement des moteurs electriques dans ['atmosphere explosible gazeuse ou poussiereuse, il est
necessaire d'interrompre le fonctionnement des moteurs electriques.
On connat par le document FR 2 763 180 un dispositif de commande d'un moteur electrique comprenant un capteur deporte distant du moteur, apte a detecter un evenement, un organe de commande local permettant d'apres les informations donnees par le capteur d'arreter le moteur et d'envoyer une
information correspondante a un module matre distant.
Cependant, ce dispositif de commande ne permet pas de prendre en compte des informations pertinentes sur ltetat de fonctionnement du moteur
electrique et sur les risques impliques par le fonctionnement du moteur electrique.
Le document FR 2 776 136 decrit un bloc de moteur electrique comprenant une carte de commande et une platine de connexion, la carte et/ou la platine comprenant des moyens formant capteurs de temperature pour commander
un arret du moteur.
Ce bloc prend en compte une information de temperature en un ou deux points donnes, sans permettre dtidentifier les parametres reellement pertinents dans ['evaluation des risques provoques par le fonctionnement du moteur electrique, plus particulierement en atmosphere explosible gazeuse ou poussiereuse. L' invention propose un dispositif de commande d'un moteur electrique permettant de commander a distance un ensemble de moteurs electriques en tenant
compte des conditions de fonctionnement de chaque moteur electrique.
L' invention propose egalement un dispositif de commande d'un moteur electrique permettant de prendre en compte des informations pertinentes sur le moteur et sur ltenvironnement du moteur pour evaluer les risques impliques par le
fonctionnement de chaque moteur electrique a un instant donne.
L' invention propose encore un dispositif de commande d' un moteur electrique permettant une commande des moteurs electrique localement et a
distance selon les parametres de fonctionnement des moteurs electriques.
Un dispositif de commande d'un moteur electrique, selon un aspect de ['invention, comprend un appareillage electrique de commande et de protection associe au moteur, l'appareillage electrique comprenant une unite de traitement comprend des moyens pour calculer la temperature d'un bobinage du moteur, la temperature du point le plus chaud du moteur ou de sa surface, et la temperature ambiante a partir des mesures realisees par au moins un capteur dispose dans le
moteur etlou dans l'appareillage electrique.
La temperature ambiante, la temperature du bobinage et la temperature du point le plus chaud du moteur ou de sa surface vent des informations pertinentes qui permettent de determiner si ltetat de fonctionnement du moteur electrique en lui-meme, et par rapport a son environnement, est defavorable ou non, notamment dans un environnement d'atmosphere gazeuse ou poussiereuse explosible. Selon une caracteristique de ['invention, un moteur electrique comprend au moins un capteur de temperature des bobinages du moteur electrique, au moins un capteur de courant dispose sur une phase d'alimentation du moteur, et/ou au
moins un capteur de la tension entre deux phases d'alimentation du moteur.
Selon une caracteristique de ['invention, ['unite de traitement comprend des moyens pour commander un arret du moteur en fonction de la temperature des bobinages mesuree, du courant d'alimentation mesure circulant dans une phase d'alimentation en energie electrique du moteur, etJou de la tension mesuree entre
deux phases d'alimentation du moteur.
Dans un mode de realisation, ['unite de traitement comprend des moyens pour calculer une temperature ambiante equivalente et une temperature ambiante corrigee a partir de la difference entre une mesure de la temperature du bobinage et une valeur calculee de la temperature du bobinage, la temperature ambiante
corrigee etant utilisee pour le calcul de la temperature du bobinage calculee.
Dans un mode de realisation, l' unite de traitement comprend des moyens pour commander un arret du moteur en fonction de la temperature du point le plus chaud du moteur ou de sa surface, de la temperature du bobinage calculee, etlou
d' une temperature ambi ante calculee.
Dans un mode de realisation, ['unite de traitement comprend des moyens pour interdire un redemarrage du moteur tent qu'une condition d'arret du moteur
est satisfaite.
Dans un mode de realisation, le dispositif de commande comprend un systeme de commande du moteur, distant du moteur et relic a l'appareillage electrique de commande et de protection par l'intermediaire d'un cable de transmission de donnees, et un cable d'alimentation du moteur en energie electrique. L'appareillage electrique comprend, outre ['unite de traitement, un circuit d'interface dispose entre ['unite de traitement et le cable de transmission de donnees, le circuit d' interface permettant la transmission dtinformations entre ['unite de traitement et le systeme de commande, ['unite de traitement etant apte a commander l'alimentation du moteur en fonction d' instructions fournies par le systeme de commande par l'intermediaire du cable de transmission de donnees, a evaluer l'etat de fonctionnement du moteur a partir des informations fournies a ['unite de traitement par au moins un capteur dispose sur le moteur, a l'interieur du moteur ou sur une surface du moteur, a commander localement un arret du moteur en fonction de l'etat de fonctionnement du moteur, et a transmettre des informations sur l'etat de fonctionnement du moteur vers le systeme de
commande distant.
Avantageusement, le systeme de commande comprend des moyens pour commander une pluralite de moteurs, chaque moteur etant associe a un appareillage electrique de commande et de protection adjacent au moteur, les appareillages electriques de commande et de protection de chaque moteur etant relies au systeme de commande par l'intermediaire d'un unique cable de transmission de donnees. Ainsi, le systeme de commande permet de commander un ensemble de moteurs d'une installation, les appareillages electriques permettant une commande locale de chaque moteur en fonction des risques impliques par les conditions de fonctionnement du moteur associe. Les circuits d'interface permettent a chaque appareillage electrique de recuperer les instructions transmises par le systeme de commande et destinees au moteur auquel l'appareillage electrique est associe. Les circuits dtinterface permettent egalement a ['unite de traitement associee de transmettre au systeme de commande des
informations sur l'etat de fonctionnement du moteur electrique associe.
L'invention concerne egalement un moteur electrique comprenant un carter, un stator, un rotor, et un appareillage electrique permettant de commander ledit moteur par l' intermediaire d' un dispositif de commande selon un aspect de ['invention. L'invention concerne egalement un programme d'ordinateur apte a etre charge sur un moyen-memoire d'une unite de traitement d'un appareillage electrique, et comprenant des etages logiciels permettant de commander un moteur electrique par l' intermediaire d' un dispositif de commande selon un aspect
de ['invention.
L' invention concerne encore un procede de commande d'un moteur electri que c ompren ant un appareill age electrique de commande et de protection associe au moteur, dans lequel, afin de determiner les conditions de fonctionnement du moteur electrique, on calcule la temperature du bobinage, la temperature du point le plus chaud du moteur ou de sa surface, et/ou la temperature ambiante a partir des mesures realisees par au moins un capteur
dispose dans le moteur etiou dans l'appareillage electrique.
Dans un mode de mise en ocuvre, on commande un arret du moteur en fonction d'une temperature du bobinage mesuree, du courant d'alimentation mesure circulant dans une phase d'alimentation en energie electrique du moteur,
et/ou de la tension mesuree entre deux conducteurs de phase du moteur.
Dans un mode de mise en ccuvre, on calcule une temperature ambiante equivalente et une temperature ambiante corrigee a partir de la difference entre une mesure de la temperature du bobinage et une valeur calculee de la temperature du bobinage, la temperature ambiante corrigee etant utilisee pour le calcul de la temperature des bobinages calculee. Eventuellement, la temperature equivalente peut etre choisie comme etant egale a la temperature ambiante corrigee
2841 398
De preference on commande un arret du moteur en fonction de la temperature du point le plus chaud calculee, de la temperature du bobinage
calculee, et/ou d'une temperature ambiante calculee.
Dans un mode de mise en ccuvre, on commande le moteur par S l' intermediaire d' un systeme de commande du moteur, distant du moteur et relic a l'appareillage electrique de commande et de protection par l'intermediaire d'un c^able de transmission de donnees, un cable d'alimentation du moteur en energie electrique, l'appareillage electrique comprenant, outre l'une unite de traitement, un circuit dtinterface dispose entre ['unite de traitement et le cable de transmission de donnees. Pour commander le moteur a distance, on transmet des instructions de commande du moteur a ['unite de traitement a partir du systeme commande distant, on evalue l'etat de fonctionnement du moteur a partir des informations fournies a ['unite de traitement par au moins un capteur dispose sur le moteur, a l'interieur du moteur ou sur une surface du moteur, on commande localement un arret du moteur en fonction de l'etat de fonctionnement du moteur, on transmet des informations sur l'etat de fonctionnement du moteur vers le systeme de
commande distant.
Dans un mode de mise en aeuvre, on interdit le redemarrage du moteur
electrique tent qutune condition d'arret du moteur est satisfaite.
La presente invention et ses avantages seront mieux compris a ['etude de
la description detaillee de modes de realisation pris a titre d'exemple non
limitatifs et illustres par les dessins annexes, sur lesquels: La figure 1 est une vue schematique d'une installation comprenant des moteurs electriques et un systeme de commande distant; Lafigure2est une vue en coupe schematique partielle d'un moteur electrique; La figue 3 est une variante du moteur electrique selon la figure 2; La figure 4 est une vue schematique partielle d'un appareillage electrique destine a etre installe sur un moteur electrique; La figure S est un schema electrique equivalent d'un modele thermique numerique d'un moteur electrique; et Lafigure6est une vue schematique de la structure d'une unite de traitement. Sur la figure 1, une installation 1 de moteurs electriques 2, 3, 4, 5, par exemple du type pour atmosphere explosible, comprend un systeme de commande distant 6 relic par un cable de transmission de donnees 7 termine par de terminaisons 7a, 7b, 7c, 7d a des appareillages electriques 8, 9, 10, 11 associes aux moteurs respectivement 2, 3, 4, 5 et situes a proximite ou a l'interieur d'un
carter desdits moteurs 2, 3, 4,5.
Les appareillages electriques 8, 9, 10, 11 vent relies a un cable d'alimentation en energie electrique 12 par l'intermediaire de terminaisons 12a, 12b, 12c, 12d. Le cable d'alimentation 12 est pourvu d'un moyen de protection 12e permettant de proteger les liaisons sur lesquelles vent relies les appareillages electriques 8, 9, 10, 11 contre les court-circuits, ou de couper un circuit d'alimentation en cas d'intervention d'un operateur ou de certains types de
defaillances detectees surles appareillages electriques 8, 9, 10, 11.
Le systeme de commande 6 comprend une unite informatique 6a et un tableau de visualisation 6b, comprenant des diodes d'affichage 6c et des ecrans d'affichages numeriques 6d, par exemple des ecrans a cristaux liquides. L'unite informatique 6a du systeme de commande 6 transmet des instructions a chaque appareillage electrique 8, 9, 10, 11 par l'intermediaire du cable de transmission de donnees 7. Les appareillages electriques 8, 9, 10, 11 alimentent en fonction de ces instructions les moteurs electriques 2, 3, 4, 5. Les appareillages electriques 8, 9, , 11 vent eux-memes alimentes par l'intermediaire du cable d'alimentation electrique 12. Pour simplifier le cablage de ['installation, le cable de transmission 7 et le cable d'alimentation 12 peuvent etre associe dans une meme gaine. On peut egalement dispose les appareillages electriques 8, 9, 10, 11 en eerie, chaque
appareillage electrique servant de relais pour l'appareillage electrique suivant.
Sur la figure 2, sur laquelle les references aux elements semblables a ceux de la figure 1 ont ete reprises, on a represente une extremite axiale du moteur
electrique 2 et l'appareillage electrique 8 associe.
Le moteur electrique 2 comprend un carter ou carcasse 13, un stator 14 et un rotor 15, representes partiellement. Le rotor 15 comprend un axe central 15a monte dans le carter 13 par l'intermediaire de paliers a roulement, un palier a roulement 16, visible sur la figure 2, etant fixe dans un logement cylindrique 17 forme dans une paroi radiale 18. Le stator 14 est fixe dans le carter 13 en
entourant le rotor 15.
Le carter 13 se prolonge au-dela d'une extremite axiale 15b du rotor 15 par une portion cylindrique 19 ouverte a son extremite opposee a la paroi radiale 18, et definissant dans le carter 13, du cOte oppose au rotor 15, un logement 20. A l'interieur du logement 20, la portion cylindrique 19 comprend une collerette radiale 21 s'etendant vers l'interieur pour servir de support a l'appareillage
electrique 8 de commande et de protection.
L'appareillage electrique 8 comprend au moins un fusible 22 pour couper l'alimentation en cas de court-circuit, un relais 23 du type electromagnetique ou statique permettant de commander l'alimentation du moteur en actionnant des interrupteurs, un transformateur 24, un connecteur comprenant des bornes de
connexion 25 et une carte electronique 26.
La portion cylindrique 19 comprend a son extremite axiale ouverte une collerette radiale 28 s'etendant vers l'exterieur. Un capot 29 ferme le logement 20 du cOte oppose a la paroi radiale 18. Le capot 29 comprend une paroi axiale cylindrique 29a, une paroi radiale de fond 29b et une collerette radiale 29c s'etendant vers l'exterieur a partir d'une zone de la paroi cylindrique 29a distante du bord libre de la paroi cylindrique 29a oppose a la paroi radiale de fond 29b. La surface exterieure de la paroi cylindrique 29a entre en contact avec l'alesage de la portion cylindrique 19, de fa,con que la collerette radiale 29c vient en appui axial
sur la collerette radiale 28.
Les surfaces en contact de la collerette radiale 29c du capot 29 et de la collerette radiale 28 de la portion cylindrique 19, ainsi que la surface exterieure de la paroi cylindrique 29a entre en contact avec l'alesage de la portion cylindrique 19, forment des surfaces d' assemblage pour une liaison etanche entre la portion cylindrique et le capot 29. Des moyens de fixation non representes vent prevus
pour fixer le capot 29 sur la portion cylindrique 19.
Le capot 29 comprend des entrees de cables 30, 31 pour permettre ['introduction de la terminaison d'alimentation 12a et de la terminaison de transmission de donnees 7a dans le logement 20 ferme par le capot 29, tout en conservant l'etancheite du logement 20 assuree par la liaison etanche entre la portion tubulaire 19 et le capot 29. Les extremites 32, 33 des terminaisons 7a, 12a vent reliees a des bornes de connexion 34, 35 d'une plaque de connexion 36, elle meme reliee a la borne de connexion 25 par l'intermediaire d'un cable de liaison 36a. Pour limiter les dispositifs couteux necessites par les passages de c^ables d'alimentation et de transmission de donnees entre une enceinte presentant des risques de deflagration et une enceinte non protegee, et afin de reduire le nombre de cables utilises, on peut utiliser un cable regroupant a la fois des moyens d'alimentation et des moyens de transmission de donnees. Bien entendu, le cable devra repondre aux normes d'utilisation en atmosphere explosible gazeuse ou poussiereuse. Si les cables d'alimentation 12 et de transmissions de donnees 7 comprennent plusieurs fils disposes dans une meme gaine, les extremites 32, 33 vent connectes sur des bornes de connexion 34, de telle sorte que les autres bornes de connexion 35 servent de depart de cablage pour un appareillage electrique voisin. On peut egalement envisager que le cable de transmission de donnees 7 soit une fibre optique. La plaque de connexion 36 comprendra alors
eventuellement un convertisseur adapte.
La plaque de connexion 36 permet de realiser les schemes de cablage adequate entre les extremites 32, 33 et les bornes de connexion 25 reliees de
l'appareillage electrique 8.
Afin de faciliter la maintenance du moteur electrique 2, sans interrompre le fonctionnement des moteurs voisins, et comrne cela est represente sur la figure 3, on peut interposer, entre la portion cylindrique 19 et le capot 29, un capot intermediaire 37 comprenant une portion cylindrique 37a et une paroi radiale 37b venant fermer le logement 20 en realisant une liaison etanche. Une paroi radiale 38 ferme de facon etanche le capot 29 en formant un logement 29d ou vent situees
les bornes de connexion 34,35 et la plaque de connexion 36.
On dispose sur la paroi radiale 38 du capot 29 et la paroi radiale 37b du capot intermediaire 37 deux bornes complementaires 39a, 39b d'un connecteur 39 repondant aux normes anti-deflagration. La borne 39a est reliee a la plaque de connexion 36, la borne 39b etant reliee a la borne de connexion 25. Lorsque le capot 29 est dispose sur le capot intermediaire 37, les bornes complementaires s'embotent pour relier la plaque de connexion 36 et la borne de connexion 25,
selon le schema de cablage souhaite.
Ainsi, le logement 20 de la portion cylindrique 19 contenant l'appareillage electrique 8, et le logement 29d du capot 29 dans lesquels vent realisees des connexions electriques susceptibles de provoquer des deflagrations dans une atmosphere explosive vent fermes de facon etanche. Le capot intermediaire 37 et le connecteur 39 permettent, sans coupure obligatoire de l'alimentation, de desolidariser le capot 29 et la portion cylindrique 19 tout en conservant ltetancheite des logements 20 et 29d. La desolidarisation du capot 29 et du carter 13 se fait alors simplement sans necessiter la suppression prealable des connexions electriques. Cet avantage facilite des operations de maintenance
sur le moteur electrique 2, ou de remplacement du moteur 2.
En revenant a la figure 1, les appareillages electriques 8, 9, 10, 11 realisent un controle et une commande locaux des moteurs electriques 2, 3, 4, 5 en fonction des conditions de fonctionnement des moteurs electriques 2, 3, 4, 5. Plus particulierement, les appareillages electriques 8, 9, 10, 11 peuvent commander un arret du moteur en fonction des conditions de fonctionnement du moteur electrique 2, 3, 4, S associe, notamment lorsque les moteurs electriques 2, 3, 4, S vent utilises dans une enceinte cite d' atmosphere explosible gazeuse ou poussiereuse, presentant des risques d' explosion en cas de presence de points chauds. Sur la figure 4, sur laquelle les references aux elements semblables a ceux de la figure 1 ont ete reprises, on a represente un schema d'alimentation du
moteur 2 electrique par l'intermediaire de l'appareillage electrique 8.
Le moteur 2 est alimente a partir d'une alimentation principale triphasee par l'intermediaire de conducteurs de phase 41, 42, 43, et sur lesquels vent
disposes en serie des fusibles de protection 44, 45, 46 et des relais 47, 48, 49.
Chaque relais 47, 48, 49 comprend par exemple un interrupteur commande par l' intermediaire d' une bobine pour interrompre 1' alimentation de chaque
conducteur de phase 41, 42, 43.
Un circuit d'interface 53 est dispose entre l' unite de traitement 50 et le cable de transmission de donnees 7 relic a un systeme distant de commande du
moteur 2 non represente sur la figure 4.
L' unite de traitement SO comprend des moyens de transmission SOa apses a transmettre et recevoir des donnees vers ou en provenance de capteurs ou d'un systeme de commande distant 6, des moyens-memoire SOb dans lesquels vent stocke des programmes apses a etre executes par des moyens de calcul SOc afin de determiner les conditions de fonctionnement du moteur 2 a partir de donnees transrnises par des capteurs, des moyens de commandes SOd apses a envoyer des signaux de commande a partir des calculs realises par les moyens de calcul 50c,
en vue de commander localement un arret du moteur 2.
L'unite de traitement 50 est reliee a un circuit de commande 56 par l'intermediaire d'une liaison d'instruction 56a pour la transmission d'instructions, et par l'intermediaire d'une liaison de retour 56e, le circuit de commande 56 etant relic par l'intermediaire d'une liaison 56b a un capteur de temperature 56c relic a la masse, et situe a l'interieur des bobinages du moteur 2. La liaison de retour 56e est prevue pour la transmission directement a ['unite de traitement 50 de signaux correspondent a la mesure realisee par le capteur 56c. Le circuit de commande 56
alimente les relais 47,48,49 par l'intermediaire de liaisons 47a, 48a, 49a.
L'unite de traitement 50 transmet au circuit de commande 56 des signaux de commande de fermeture ou d'ouverture des relais 47,48, 49 par l'intermediaire de la liaison 56a. En cas de necessite d'arret du moteur 2,1'unite de commande 50 transmet au circuit de commande 56 un signal de commande d'ouverture des relais 47, 48, 49 pour interrompre l'alimentation du moteur 2. Le circuit de commande 56 provoque l' arret de l' alimentation des relais 47, 48, 49. Par
exemple, le circuit de commande 56 relic les liaisons 47a, 48a, 49a a la masse.
Bien entendu, on prevoit dans ce cas qutune coupure de l'alimentation des relais 47, 48, 49 provoque l'ouverture desdits relais 47, 48, 49 et ['interruption de
l'alimentation du moteur 2.
On peut prevoir que le circuit de commande 56 comprend une bascule monostable 56d, et que ['unite de traitement 50 envoie des impulsions de commande au circuit de commande 56. Si la bascule monostable 56d ne re, coit plus d'impulsions de commande, par exemple en cas de defaillance de ['unite de commande 50, elle retourne vers son etat stable permettant une commande d'ouverture des relais 47, 48, 49, pour effectuer une mise en securite du moteur 2
en coupant son alimentation.
Le capteur 56c est prevu pour interrompre la liaison 56b d'alimentation du circuit de commande 56 si la temperature des bobinages depasse un seuil determine. On pourra par exemple utiliser comme capteur 56c un contacteur bilame dispose a proximite du bobinage du moteur 2. Le capteur 56c peut egalement etre du type thermistance ou element resisitif, et le signal qu'il delivre
faire ['objet d'un traitement par le circuit de commande.
Un module 51 permet de connaltre l'etat (ouvert/ferme) des relais 47, 48, 49 et de transmettre un signal correspondent a ['unite de traitement 50 par une liaison 52. En cas de non concordance entre les instructions transmises par la ligne 56a et l'etat des contacts detecte par le module Sl, ['unite de commande transmet une signal d'alerte correspondent a un systeme de commande distant par
l'intermediaire de la liaison de transmission 7.
Un circuit de detection 58 est relic par des liaisons 58a, 58b, 58c aux conducteurs de phase 41, 42, 43, en aval des fusibles 44, 45, 46 et permet de detecter des defauts d'alimentation entre les conducteurs de phase 41, 42, 43. Le circuit de detection 58 permet avantageusement, a partir d' une mesure ou d' une detection de presence des tensions entre phases, de determiner une rupture d'alimentation ou un defaut d'alimentation qui necessite la mise en securite du moteur 2. On peut egalement prevoir, pour ce faire, une detection de courant dans au moins une phase 41, 42, 43. Le circuit de detection 58 transmet des signaux
d'information a ['unite de traitement 50 par l'intermediaire d'une liaison 58d.
Un circuit d'alimentation 57 de ['unite de traitement 50 est relic aux conducteurs de phase 42,43 en amont des fusibles 45, 46 par des conducteurs 57a, 57b et permet une alimentation en courant continu de ['unite de traitement 50 par
l'intermediaire d'un conducteur 57c.
Le circuit d'alimentation 57 est egalement relic de fa,con non represente au circuit d' interface 53, au circuit de detection 58, et au circuit de commande 56 pour leur alimentation. On a represente un circuit d'alimentation 57 relic au reseau triphase. Dans une variante, le circuit d'alimentation 57 peut etre reliee directement a une ligne d'alimentation en courant continu 59, comme cela est represente en pointilles, ladite ligne d'alimentation en courant continu 59 etant par
exemple situee dans un cable d'alimentation avec l'alimentation triphasee 40.
De preference, le circuit d'alimentation 57 comprend un circuit RC constituent une reserve d' energie, en cas de defaut d' alimentation, pour permettre le fonctionnement de ['unite de traitement 50 pendant une duree supplementaire
apres la coupure d'alimentation.
L'unite de traitement 50 re,coit des instructions de commande du moteur 2 fournies par le systeme de commande distant, par l'intermediaire du cable de
transmission de donnees 7, et relayees par le circuit d'interface 53.
Chaque appareillage electrique 8 est associe a un moteur 2 en vue de son controle et de sa commande localement. Le systeme de commande distant 6
permet un controle et une commande d'un ensemble de moteurs a distance.
L' unite de traitement 50 peut emettre des informations en direction du systeme de commande distant 6, recevoir des instructions en provenance du systeme distant,
et realiser des operations de controle et de commande locales du moteur 2 associe.
Le contrble et la commande a un niveau local permettent une prise de decision locale rapide en vue d'une mise en securite de chaque moteur en cas de mauvaises conditions de fonctionnement audit moteur. La commande a un niveau local permet encore d' empecher une remise en fonctionnement d' un moteur par le systeme de commande distant tent qutune condition de mise en securite est satisfaite. La remise en fonctionnement necessite une requete de remise en fonctionnement par le systeme distant, et une acceptation de la requete par le systeme local. Cette acceptation peut par exemple etre elaboree par ['unite de
traitement 50 a partir d'un retour d'information d'etat du capteur 56c.
L'unite de traitement 50 re,coit les signaux transmis par le capteur 56c ainsi que par le module 51 de controle d'etat des relais 47, 48, 49. Un arret du moteur 2 par ouverture des relais 47, 48, 49, ou apres la detection a ['aide du capteur 56c d'une surchauffe, peut etre prioritairement commande par le circuit de commande 56 et confirme ensuite par ['unite de traitement 50, ou directement commande par ['unite de traitement 50 envoyant une instruction au circuit de commande 56 parl'intermediaire de la liaison dtinstruction 56a, en fonction d'un
signal transmis par le capteur 56c par l'intermediaire de la liaison de retour 56e.
Lorsque ['unite de traitement 50 transmet ou confirme une commande d'arret, ['unite de traitement 50 transmet ensuite au systeme de commande distant un message de mise en securite de moteur 2. Ensuite, si un operateur demande une remise en fonctionnement du moteur 2, le systeme de commande distant 6 emet une requete de remise en fonctionnement du moteur 2. L' unite de traitement 50 re coit cette requete par l'intermediaire du circuit d'interface 53. L' unite de traitement 50 evalue en permanence les conditions de fonctionnement du moteur 2. Si une condition d'arret du moteur 2 est toujours satisfaite, ['unite de traitement ne commande pas de mise en marche du moteur, malgre la requete, et transmet un signal correspondent. Sinon, ['unite de traitement 50 commande le demarrage
du moteur 2, selon la commande de demarrage desiree.
Lorsque ltexigence de securisation relevant du capteur 56c est maximale, ['information qutil delivre peut etre prioritairement utilisee par le circuit de commande 56a pour provoquer l' arret du moteur par une commande d' ouverture
des relais 47, 48, 49.
Avantageusement, l' unite de traitement 50 peut, par exemple sur requete formulee par le systeme de cornmande distant, realiser une fonction de test du fonctionnement du moteur 2 et de l'appareillage electrique 8 lors d'une mise sous tension de ['installation, ou apres une mise en securite du moteur. Lors de la mise en ceuvre de la fonction de test, ['unite de traitement 50 peut comprendre des moyens de test apses a envoyer sur les entrees de ['unite de traitement 50 correspondantes des signaux similaires aux signaux fournis par les capteurs et apses a controler les signaux de commande qui en resultant. On peut ainsi distinguer un disfonctionnement des capteurs et un disfonctionnement de ['unite
de traitement 50.
La combinaison des circuits d'alimentation 57 et de detection 58 permet de detecter differents defauts d'alimentation et/ou la fusion des fusibles 44, 45, 46, reconnus directement par ['unite de traitement 50, ou par le systeme de commande distant 6. Les defauts d'alimentation ou la fusion des fusibles 4, 45, 46 reconnus par ['unite de traitement 50 vent par exemple codes et envoyes dans les frames
<< esclaves >> pour etre dechiffre par le systeme de commande distant.
En cas de defaut d'alimentation en amont des fusibles 45, 46, sur au moins un des conducteurs de phase 42, 43, ['unite de traitement 50 peut encore fonctionner pendant un laps de temps grAace au circuit d'alimentation 57. Le circuit de detection 58 permet de detecter le defaut d'alimentation et transmet un signal correspondent a ['unite de traitement 50, qui communique au systeme de commande distant qu'un defaut d'alimentation est detecte en aval des fusibles 45, 46. Puis, lorsque le laps de temps est ecoule, ['unite de traitement 50 ne fonctionne plus. Le systeme distant detecte un defaut de communication avec ['unite de traitement 50. L'arret de l' unite de traitement 50 provoque par ailleurs
une mise en securite du moteur electrique associe.
En cas de panne du circuit d'alimentation 57 de ['unite de traitement 50, le systeme distant detecte un defaut de communication avec ['unite de traitement , sans qu'il ait re,cu d'autres messages de defaut d'alimentation. Dans ce cas aussi, l'arret de ['unite de traitement 50 provoque une mise en securite du moteur
electrique associe.
En cas de defaut d'alimentation sur le conducteur de phase 41, ou de defaut d'alimentation du aux fusibles 44, 45, 46, ou en aval des fusibles 44, 45, 46, le circuit de detection 58 emet un signal correspondent a ['unite de traitement 50. Le systeme distant re,coit un signal correspondent provenant de ['unite de traitement 50, sans detecter de defaut de communication avec l' unite de traitement , qui est tonjours alimentee par le circuit d'alimentation 57 dispose en amont des fusibles 44, 45, 46, sur les conducteurs de phase 42, 43. L'unite de traitement SO genere par ailleurs au niveau local un ordre de mise en securite du moteur electrique. En fonctionnement normal, le systeme de commande distant emet a frequence constante des sequences numeriques une sequence etant destinee a un moteur electrique. Chaque sequence numerique est constituee d' au moins 2 octets et d'au plus le nombre d' octets que la pile de reception de ['unite de traitement 50 associe au moteur est capable de stocker en mode reception, meme lorsque les moyens de calcul 50c ['unite de traitement 50 vent occupes a une tache en temps reel. En d'autres termes, une partie des moyens de calcul SOc est dediee en permanence aux fonctionnalites de controle et de cornmande du moteur, une autre partie etant dediee aux taches de communication avec le systeme de commande distant. Lorsque le systeme de commande distant transmet, par l'intermediaire du cable de transmission de donnees 7, une sequence numerique a destination des
moteurs, on parle pour cette sequence numerique de frame << ma^tre >>.
Dans le cas ou la frame << matre >> serait constituee de deux octets, le premier octet est un octet d/identification, le deuxieme octet contenant des bits d/identification du moteur a qui vent destinees les informations ainsi que les instructions. L'octet d'identification permet une synchronisation des communications entre les moteurs et le systeme de commande distant lorsque l'alimentation en energie electrique des moteurs est mise sous tension. En effet, comme le systeme distant emet des frames << ma^tre >> a intervalles reguliers, il est avantageux de synchroniser la communication entre le systeme de commande distant et les unites
de traitement 50 associees aux moteurs.
L' unite de traitement 50 peut realiser une fonction de scrutation. A la mise sous tension, la fonction de scrutation de chaque unite de traitement 50 est activee pour attendre ['apparition du premier octet d'identification sur le cable de transmission de donnees 7. A la reception du premier octet d'identification, chaque unite de traitement SO se synchronise et peut ensuite effectuer les taches
d'emission et de reception.
L' octet d'identification permet d'autre part a ['unite de traitement SO, a chaque reception d'un octet d'identification, d'evaluer la qualite de la
synchronisation, car les octets d' identification apparaissent a frequence constante.
En cas de non-apparition de ['octet d'identification ou de valeur de ['octet d' identification non conforme, ['unite de traitement SO peut declencher un mode
de mise en securite.
Le circuit dtinterface 53 permet egalement l'envoi de frames cites << esclave >>, de ['unite de traitement 50 vers le systeme de commande distant. La frame << esclave >> contient autant d'octets qutil est necessaire au retour
d'informations sur l'etat de fonctionnement d'un moteur electrique.
Par exemple, la frame << esclave >> peut comprendre de s information s binaires codees sur un bit comme ['information d'arret/rotation du moteur, la mise en securite du moteur pour une cause X (par exemple la temperature du bobinage), l'etat interne du moteur (bon/mauvais) evalue a partir des informations fournies les capteurs, des informations d'alerte selon differents parametres. La frame esclave peut comprendre des informations plus completes codees sur plusieurs bits, un ou plusieurs octets, comme la temperature du bobinage, une temperature de la carcasse calculee par ['unite de traitement SO, une temperature
ambiante calculee, la vitesse de rotation du moteur, le niveau de vibrations.
Chaque emission d'une frame << ma^tre >> par le systeme de commande distant donne lieu, de la part de chaque unite de traitement 50, aux actions suivantes: verification de la bonne synchronisation sur le reseau informatique et du bon fonctionnement du cable de transmission de donnees 7, identification d'une frame << matre >> destinee au moteur 2 associe a ladite unite de traitement , decodage de la requete, execution de la requete, envoi vers le systeme de commande distant dtinformations sur l'etat de fonctionnement du moteur 2, retour aux taches de contr81e et commande locale du moteur jusqu'a la reception de la
frame << ma^tre >> suivante.
Le systeme distant permet egalement de recuperer les frames << esclaves >> et d'afficher a destination d'un operateur, l'etat de fonctionnement des differents moteurs. L'affichage peut s'effectuer cycliquement pour ['ensemble des moteurs, ou pour un moteur particulier a la demande de l'operateur. L'affichage des informations peut comprendre des diodes electroluminescentes pour afficher des informations binaires du type: marche/arret du moteur, etat de fonctionnement du
moteur satisfaisantlnon satisfaisant, pre-alarme moteur, moteur en securite ou non.
L'affichage des informations peut egalement comprendre des affichages numeriques comme: temperature de bobinage, de numero de code du moteur, de courant nominal du moteur, de temperature de la carcasse du moteur simulee, de
temperature ambiante simulee.
Afin d' assurer le contr81e et la commande des moteurs, notamment au niveau local, il convient de determiner des grandeurs caracteristiques pertinentes pour determiner les conditions de fonctionnement des moteurs et evaluer les
risques lies au fonctionnement desdits moteurs.
Parmi ces grandeurs pertinentes, on retrouve: la temperature du bobinage du moteur des la mise sous tension du moteur, la temperature du point le plus chaud de la carcasse du moteur quelques minutes apres la mise sous tension de ['installation, la temperature ambiante d'utilisation du moteur, quelques minutes
apres la mise sous tension.
Sur la figure 5, on a represente un equivalent electrique, obtenu par analogie, d'un modele thermique utilise par ['unite de traitement 50, par l' intermediaire d' un programme memorise et execute par les moyens de calcul
c de ['unite de traitement 50.
Un bloc 60 re,coit en entree une mesure du courant moyen circulant dans les conducteurs de phase du stator I et une mesure d'une tension du reseau V, et commande, par l'intermediaire d'une liaison 60a une source de courant S1 fournissant un courant Q2 proportionnel aux pertes par effet Joule du rotor. Un bloc 61 rec,oit en entree une mesure du courant I et commande, par l'intermediaire d'une liaison 61a une source de courant S2 fournissant en sortie un courant Q1 proportionnel aux pertes par effet Joule du stator. Une source de courant S3 fournit un courant Q0 proportionnel aux pertes fer et pertes mecaniques du moteur electrique. On considere ces pertes constantes dans la plage d'utilisation du moteur. Une source de courant S4 fournit un courant q proportionnel a la puissance dissipee par l'appareillage electrique dispose dans un boitier adjacent au moteur. Si les dispersions de tension V dans le reseau ne vent pas significatives, on peut prevoir en entree du bloc 60 une valeur de tension constante predeterminee. Les courants QO, Q1, Q2 et q vent additionnes et forment un courant d'attaque d'un circuit electrique au niveau d'un nceud TB dont la tension est representative de la temperature du bobinage du moteur, et comprenant un nccud TS dont la tension est representative de la temperature du point le plus chaud de la surface exterieure de moteur, et un nceud TA dont la tension est representative de
la temperature ambiante.
Une capacite CB, representative de la capacite thermique des bobines de cuivre, est disposee entre la masse et le nceud TB. Une capacite CS, representative de la capacite thermique du paquet de soles statorique, du rotor et de la structure
metallique du moteur electrique, est disposee entre la masse et le nccud TS.
Une resistance RB, representative de la resistance thermique entre les bobines de cuivre et le point le plus chaud de la surface du moteur, est disposee
entre le nccud TB et le nceud TS.
Des resistances RSon et RSoff representatives de la resistance thermique entre le point le plus chaud et le milieu ambient, respectivement lorsque le moteur electrique est en rotation et lorsque le moteur electrique n'est pas en rotation, vent disposees en parallele entre les nceuds TS et TA. Un interrupteur Sw permet de relier les nccuds TA et TS soit par l'intermediaire de la resistance RSon, soit par
l'intermediaire de la resistance RSoff.
Le modele numerique, stocke dans les moyens-memoire de ['unite de traitement 50 et represente par le schema electrique de la figure 6, est integre numeriquement par les moyens de calcul 50c en temps reel, par exemple par la methode dtintegration cite de Runge-Kutta d'ordre 2, d'apres les equations differentielles suivantes: d =-[(TS - TB) + (q + (QO + Ql + Q2) - f) - RB]
-=-:(-) À TB - (1 ±) À TS + TA
dt tO5 L RB RB avec: toB = RB CB tO5 = RSon CS si le moteur est en rotation tO5 = RSO.1 - CS si le moteur n'est pas en rotation On choisit le pas de calcul et la precision des calculs selon l'utilisation qui est faite du moteur electrique. Par exemple, on peut choisir un pas de calcul de ms, duree qui correspond environ a un ecart de 0,5 C en cas d' apparition d'un courant de court-circuit de l'ordre de 8In, ou In est le courant nominal
d'alimentation du moteur electrique.
On choisit la precision du calcul permettant d'obtenir une sensibilite de detection d'une variation de temperature de l'ordre de 10-3 C/s, qui permet de suivre une variation lente de temperature due a une variation de la charge
appliquee sur l'arbre du rotor du moteur electrique.
Sur la figure 6, on a represente de fa,con schematique la structure de ['unite de traitement 50 et du moteur 2. Les references similaires aux figures
precedentes ont ete reprises.
Des capteurs 62, 63, par exemple du type transformateur de courant, disposes sur les conducteurs de phase 42, 43, fournissent en sortie la valeur du courant circulant dans les conducteurs de phase 42, 43. Les mesures des capteurs 62, 63 vent utilisees pour determiner le courant phasique moyen I. Deux capteurs 64, 65 disposes d'une part entre les phases 41 et 42, et d'autre part entre les phases 42 et 43, fournissent en sortie une mesure de la difference de tension entre les phases 41 et 42, 42 et 43. Les mesures des capteurs 64, 65 vent utilisees pour determiner la tension V. Les capteurs 64, 65 vent par exemple des capteurs du type transformateurs de courant 64a, 65a disposes sur des liaisons 64b, 65b comportant des resistances 64c, 65c est disposees entre [edits
conducteurs de phase.
Des capteurs 66, 67 disposes dans les bobinages du moteur 2 fournissent
en sortie des signaux correspondent a la temperature des bobinages.
Les sorties des capteurs 62 a 67 constituent des entrees d'un etage de conditionnement et d'echantillonnage 68 permettant a partir des grandeurs d' entree de fournir en sorties des grandeurs qui pourront etre utilisees directement
par ['unite de traitement 50.
L'unite de traitement 50 comprend un etage logiciel intermediaire 70, un etage logiciel de calcul 71, un etage logiciel de retroaction 72, un etage logiciel de
comparaison et de temporisation 73 et un etage logiciel de decision 74.
L'etage de conditionnement et d'echantillonnage 68 re,coit en entree les grandeurs analogiques fournies par les capteurs et delivre en sortie des signaux echantillonnes correspondents. L'etage intermediaire 70 recoit en entree les signaux issus de l' etage de conditionnement et d' echantillonnage 68 et associe les signaux echantillonnes representatifs de la meme grandeur physique pour en fournir une moyenne, representative de l'etat de fonctionnement global de moteur electrique 2. En sortie de l'etage 70, on obtient le courant phasique moyen I, la
tension V et la temperature des bobinages mesuree TBme5Uree.
L'etage de calcul 71 re,coit en entree les grandeurs I, V et TBmesuree et une valeur corrigee de la temperature ambiante TACorrigee L'etage de calcul 71 fournit en sortie la temperature de bobinage TBCacuee et la temperature du point le plus chaud TSCa,cu,ee, calculees a partir de I, V, TBmesuree et TACorrigee en utilisant le modele
numerique decrit auparavant.
La temperature ambiante corrigee TACorrigee est calculee par l'intermediaire d'une boucle de retroaction disposee entre une entree et une sortie de l' etage de calcul 7 1. L' etage de retroaction 72, formant ladite boucle de retroaction, re,coit en entree la difference entre TBcaCuee et TBmesuree et fournit en sortie une grandeur 6TA additionnee a une valeur constante TA''Uae, pour obtenir la temperature ambiante corrigee TACor,igee qui est re-injectee en entree de ltetage de calcul 71 pour le pas de calcul suivant. L'etage de retroaction 72 est dans ce
mode de reali sati on un regulateur du type proportionnel-integral- derive (PID).
Une seconde sortie de l'etage de retroaction 72 fournit la contribution integrale du PID, O2TA, qui est additionnee a TAjrja,e pour donner une temperature ambiante equivalente TAequjv,ene qui est consideree comme une bonne approximation de la valeur instantanee de la temperature ambiante TA et qui est utilisee pour evaluer les conditions de fonctionnement du moteur electrique. La temperature ambiante equivalente TAequivaere ainsi obtenue correspond a la temperature ambiante corri gee TACorrigee de laquelle on a retire le s termes dynamiques de regulation introduit par la regulation. Ainsi, on obtient un signal
plus stable et mieux representatif de ltevolution de la temperature ambiante TA.
On pourrait eventuellement utiliser pour obtenir une temperature ambiante equivalente TAequivaente directement la valeur de TACorrigee, ou une autre valeur de
temperature ambiante TA calculee que l'on estime satisfaisante.
Bien entendu, tout autre boucle de retroaction convenant peut etre utilisee
pour obtenir la temperature ambiante corrigee TACorrigee.
Ainsi l'etage de calcul 71 realise a partir des mesures transmises par les capteurs 62 a 67 un calcul de la temperature des bobinages TBCacuee et de la temperature du point le plus chaud TSCa,cuee, en tenant compte de la grandeur
mesuree TBmesuree.
Cette methode de calcul des conditions de fonctionnement du moteur permet d'evaluer la temperature ambiante TAequivaente, en tenant compte par exemple de l'empoussierement de moteur electrique. En effet, en cas d' empoussierement severe ( > 5mm de poussiere) le modele thermique n' est plus exact, et l'on retrouve une difference entre TBcacuee et TBmesuree La boucle de retroaction permet de modifier la temperature ambiante corrigee TAComgee' et par consequent la temperature ambiante equivalente TAequivaene' pour obtenir la temperature ambiante << equivalente >> permettant d'obtenir une valeur de TBCacuee plus proche de TBmesuree Lors de l'initialisation du calcul, on utilise comme valeur initiale du point le plus chaud TS la valeur mesuree de temperature du bobinage TBmesuree. On utilise comme valeur initiale de la temperature ambiante une valeur TAiniiae predeterminee, par exemple 10 C, valeur correspondent a la valeur intermediaire
d'une plage de fonctionnement du moteur 2 comprise entre -20 C et + 40 C.
Ensuite, la boucle de retroaction permet de tenir compte de la difference entre TBcacuec et TBmesuree pour adapter la valeur d' entree de la temperature ambiante corrigee TACorrigee en modifiant 6TA. On a obtenu la valeur TA des lors que la difference entre TBCa,Cu,ee et TBmes,,ee est minime. La rapidite de la convergence de la temperature ambiante corrigee TACorrigee depend de la constante de temps tos, de
la finesse du codage des temperatures et de la precision du modele thermique.
L'etage de comparaison et de temporisation 73 rec,oit en entree TBCacuee et TBmes=ee et fournit en sortie la plus grande de ces deux valeurs: TBU'ie qui sera utilisee pour evaluer les conditions de fonctionnement du moteur electrique. En effet, une difference importante entre ces deux valeurs peut etre due, en cas de fortes variations de courant dans l'alimentation du moteur, au temps de reaction des capteurs de temperature 66, 67. On pourrait cependant utiliser directement TBcaculee ou TBmesuree L etage de comparaison 73 permet de selectionner la valeur de TB correspondent au cas de figure le moins favorable pour assurer la securite
de fonctionnement du moteur associe.
L'etage de comparaison et de temporisation 73 recoit egalement en entree la temperature ambiante equivalente TAquivaente et la temperature du point le plus chaud du moteur ou de sa surface calculee TSCacuee, utilisees pour evaluer les
conditions de fonctionnement du moteur electrique.
L'etage de comparaison et de temporisation 73 fournit en sortie des valeurs de temperature ambiante utile TAuti,eet de temperature du point le plus chaud du moteur ou de sa surface utile TSUtj,e. Pendant les premiers instants de la mise en route du moteur 2 et de ['unite de traitement SO associe, les valeurs de temperature ambiante equivalente TAequivaente et de temperature du point le plus chaud du moteur ou de sa surface calculee TSCa,cuee, ne vent pas representatives pendant une convergence initiale de la regulation, c'est-a-dire tent que TBCacuee et TBmesuree ne vent pas suffisamment proches. Dans ce cas, on prend pour les valeurs de temperature ambiante utile TAUti,e et de temperature du point le plus chaud utile TSUti,e des valerus predeterminees. Ensuite, lorsque TBcacuee et TBmesuree vent suffisamment proches, on prend les valeurs de temperature ambiante utile TAUtie et de temperature du point le plus chaud du moteur ou de sa surface utile TSUti,e c omme eg ales aux v aleurs de temperature ambi ante equivalente TAequivae,,te et de
temperature du point le plus chaud calculee TSCa,Cu,ee.
TButie, TAutie' et TSuti,e constituent les entrees d'un etage de decision 74 qui permet a partir de ces valeurs, de determiner si ['unite de traitement SO doit emettre un signal d'alarme, ou doit commander un arret du moteur 2. L'etage de decision 74 comprend un module de programme d'ordinateur et des valeurs seuil pre-enregistrees a partir desquels il est apte a commander localement un arret du
moteur 2 ou une emission d'un signal d'alarme.
Dans le cas ou un signal de commande d'arret du moteur est emis par l'etage de decision 74, ['unite de commande 50 doit attendre un ordre de rearmament du systeme de commande distant pour commander un redemarrage du moteur. Comme illustre sur la figue 5, ['unite de commande SO est alimentee en amont du moteur, de fa,con independante. De cette fa,con, ['unite de commande peut, meme lors d'un arret commande du moteur 2, continuer de fonctionner et evaluer l'etat de fonctionnement du moteur 2. Ainsi, tent que 1'etat de fonctionnement du moteur 2 est defavorable, ['unite de commande 50 peut interdire un redemarrage du moteur, meme en cas d'instruction de redemarrage
transmise par le systeme de commande distant.
Pour assurer la mise en securite du moteur, on utilise done un modele numerique pour evaluer l'etat thermique de fonctionnement du moteur, en tenant compte d'un etat thermique << vrai >>. L'etat thermique vrai resulte de l'utilisation d'un capteur de temperature, par exemple d'un capteur mesurant la temperature des bobinages, et qui permet le recalage precis des valeurs des temperatures fournies par le modele et la boucle de regulation pour prendre en compte de
conditions initiales inconnues, a ['aide de ltetage de retroaction 72.
Un tel modele thermique et une telle regulation fournissent les grandeurs necessaires a la surveillance du moteur de maniere conventionnelle, par une mesure ou une evaluation des temperatures du bobinage, ainsi que par une surveillance de grandeurs critiques en atmosphere explosible gazeuse ou poussiereuse, la temperature du point le plus chaud et une temperature ambiante equivalente. Par ailleurs, on peut egalement utiliser les donnees transmises par les capteurs 62 a 67 pour commander directement un arret du moteur. Par exemple, on peut utiliser la valeur du courant moyen I, echantillonne toutes les 1/2 periodes du reseau d'alimentation, soit 10 ms pour un reseau du type 50 Hz. En analysant le courant I, pour des durees comprises entre son temps d'echantillonnage, et le pas de calcul utilise par l'etage de calcul du modele thermique, 200ms dans notre cas, on peut analyser les variations de courant pour commander rapidement un arret du moteur en cas de fortes variations du courant. On utilise a la fois de donnees du type thermique issues du modele thermique, a partir des capteurs 62 a 67, et des donnees du type magnetique issues de l'analyse en temps reel des donnees fournies par les capteurs 62 a 67 pour reproduire le fonctionnement d'un
disjoncteur magnetotherrnique.
Dans la description qui precede, on a utilise des capteurs 62 a 67
redondants. Bien entendu, on pourrait n'utiliser qu'un seul capteur pour chaque grandeur mesuree. L'utilisation de capteurs redondants permet d'ameliorer la securite en prevenant une anomalie de capteur, et permet de detecter des
anomalies sur une phase particuliere du moteur.
Grace a ['invention, le dispositif de controle et de commande d'un moteur electrique permet d'effectuer un controle et une commande du moteur electriques localement. Un appareillage electrique adjacent au moteur comprend des moyens de mesure et de calcul pour determiner les conditions de fonctionnement du moteur electrique, et commander une mise en securite du moteur electrique en cas de conditions de fonctionnement defavorables. Les moyens de calculs permettent d'obtenir des grandeurs pertinentes, caracteristiques des conditions de fonctionnement du moteur, en particulier dans une atmosphere
explosible gazeuse ou poussiereuse.
À- 2841398
Claims (9)
1. Dispositif de contrGle et de commande d'un moteur electrique (2) comprenant un appareillage electrique de commande et de protection associe au moteur, caracterise par le fait que l'appareillage electrique comprend une unite de traitement (50) comprenant des moyens pour calculer la temperature d'un bobinage (TBUti,e) du moteur, la temperature du point le plus chaud du moteur ou de sa surface (TSCa,cu,ee), et la temperature ambiante a partir des mesures realisees par au moins un capteur dispose dans le moteur et/ou dans l'appareillage electrique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracterise par le fait qu'un moteur electrique comprend au moins un capteur de temperature (66) des bobinages du moteur electrique, au moins un capteur de courant (62) dispose sur une phase d'alimentation du moteur, et/ou au moins un capteur de tension (64)
entre deux phases d'alimentation du moteur.
3. Dispositif selon la revendication 2, caracterise par le fait que ['unite de traitement comprend des moyens pour commander un arret du moteur en fonction de la temperature des bobinages mesuree (TBmesuree), du courant d' alimentation mesure (I) circulant dans une phase d' alimentation en energie electrique du moteur, et/ou de la tension mesuree entre deux phases
d'alimentation du moteur (V).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications precedentes,
caracterise par le fait que ['unite de traitement (50) comprend des moyens pour calculer une temperature ambiante equivalente (TAequivaente) et une temperature ambiante corrigee (TACorrigee) a partir de la difference entre une mesure de la temperature du bobinage (TBmesuree) et une valeur calculee de la temperature du bobinage (TBCacuee)' la temperature ambiante corrigee (TACorrigee) etant elle-meme
utilisee pour le calcul de la temperature du bobinage calculee.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications precedentes,
caracterise par le fait que ['unite de traitement (50) comprend des moyens pour commander un arret du moteur en fonction d'une temperature du point le plus chaud du moteur ou de sa surface (TSCa,cu,ee/TSutie), de la temperature du bobinage
2841 398
calculee (TBcacuee/TButie)' et/ou d'une temperature ambiante calculee (TAequivalentelTAutile3
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications precedentes,
caracterise par le fait qu'il comprend un systeme de commande (6) du moteur (2), distant du moteur et relic a l'appareillage electrique de commande et de protection par l'intermediaire d'un cable de transmission de donnees (7), un cable d'alimentation (12) du moteur en energie electrique, et un circuit d'interface (53) dispose entre ['unite de traitement et le cable de transmission de donnees (7), le circuit d'interface (53) permettant la transmission d'informations entre ['unite de traitement (SO) et le systeme de commande (6), ['unite de traitement (SO) etant apte a commander l'alimentation du moteur (2) en fonction d'instructions fournies par le systeme de commande (6) par l'intermediaire du cable de transmission de donnees (7), a evaluer l'etat de fonctionnement du moteur (2) a partir des informations fournies a ['unite de traitement (SO) par au moins un capteur (S1) dispose sur le moteur, a commander localement un arret du moteur (2) en fonction de l'etat de fonctionnement du moteur (2), et a transmettre des informations sur
l'etat de fonctionnement du moteur (2) vers le systeme de commande distant (6).
7. Dispositif selon la revendication 6, caracterise par le fait que ['unite de traitement (SO) comprend des moyens pour interdire un redemarrage du moteur
(2) tent qu'une condition d'arret du moteur (2) est satisfaite.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7,
c aracteri se par le fait que le systeme de commande (6) comprend de s moyens pour commander une pluralite de moteurs (2, 3, 4, S), chaque moteur etant associe a un appareillage electrique de commande et de protection adjacent au moteur, les appareillages electriques de commande et de protection de chaque moteur etant relies au systeme de commande par l'intermediaire d'un unique cable de
transmission de donnees (7).
9. Moteur electrique (2) comprenant un carter (13), un stator (14), un rotor (1S), caracterise par le fait qu'il comprend un dispositif de controle et de
commande selon l'une quelconque des revendications precedentes.
lO.Procede de commande d'un moteur electrique (2) comprenant un appareillage electrique de commande et de protection associe au moteur, caracterise par le fait qu' on calcule une temperature d' un bobinage (TBcaculee/TButile), une temperature du point le plus chaud du moteur ou de sa
2841 398
surface (TSCalculee/TSutile), et/ou la temperature ambiante (TAequivalente/TAutile) a partir des mesures realisees par au moins un capteur dispose dans le moteur ou dans
l'appareillage electrique.
ll.Procede selon la revendication 1O, caracterise par le fait qu'on commande un arret du moteur en fonction d'une temperature des bobinages mesuree (TBmesUree), du courant d'alimentation (I) mesure circulant dans une phase d'alimentation en energie electrique du moteur, et/ou de la tension mesuree entre
deux phases d'alimentation du moteur (V).
1 2.Procede selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11,
caracterise par le fait qu'on calcule une temperature ambiante equivalente (TAequivalente) et une temperature ambiante corrigee (TACorrigee) a partir de la difference entre une mesure de la temperature du bobinage (TBmesuree) et une valeur calculee de la temperature du bobinage (TBCaculee)7 la temperature ambiante corrigee (TACorrigee) etant utilisee pour le calcul de la temperature du bobinage calculee.
1 3.Procede selon l'une quelconque des revendications 10 a 12,
caracterise par le fait qu' on commande un arret du moteur en fonction d' une temperature du point le plus chaud du moteur ou de sa surface (TSccueelTsutie)' de la temperature du bobinage calculee (TBCa, cueeITButie)7 et/ou d'une temperature
ambiante calculee (TAequivalentelTAutie).
1 4.Procede selon l'une quelconque des revendications 10 a 13,
caracterise par le fait qu'on interdit le redemarrage du moteur electrique tent
qutune condition d'arret du moteur est satisfaite.
1 5.Procede selon l'une quelconque des revendications 10 a 14,
caracterise par le fait que pour commander a distance au moins un moteur, par l'interrnediaire d'un systeme de commande (6) du moteur, distant du moteur et relic a l'appareillage electrique de commande et de protection par l'intermediaire d'un cable de transmission de donnees (7), l'appareillage electrique comprenant une unite de traitement (50) et un circuit d'interface (53) dispose entre ['unite de traitement (SO) et le cable de transmission de donnees (7), on transmet des instructions de commande du moteur a ['unite de traitement (50) a partir du systeme de commande (6), on evalue l'etat de fonctionnement du moteur a partir des informations fournies a ['unite de traitement par au moins un capteur dispose sur le moteur, on commande localement un arret du moteur en fonction de l'etat
2841 398
de fonctionnement du moteur, on transmet des informations sur l'etat de
fonctionnement du moteur vers le systeme de commande distant.
16.Moyen-memoire (SOL) caracterise par le fait qu'il comprend un programme d'ordinateur prevu pour etre execute par des moyens de calculs (50c) d'une unite de traitement (50) d'un appareillage electrique (7), le programme d'ordinateur etant pourvu d'etages logiciels permettant de commander un moteur
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0207883A FR2841398B1 (fr) | 2002-06-25 | 2002-06-25 | Dispositif de commande d'un moteur electrique, procede de mise en oeuvre associe et moteur electrique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0207883A FR2841398B1 (fr) | 2002-06-25 | 2002-06-25 | Dispositif de commande d'un moteur electrique, procede de mise en oeuvre associe et moteur electrique |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2841398A1 true FR2841398A1 (fr) | 2003-12-26 |
| FR2841398B1 FR2841398B1 (fr) | 2005-06-10 |
Family
ID=29720044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0207883A Expired - Fee Related FR2841398B1 (fr) | 2002-06-25 | 2002-06-25 | Dispositif de commande d'un moteur electrique, procede de mise en oeuvre associe et moteur electrique |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2841398B1 (fr) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006065337A1 (fr) * | 2004-12-13 | 2006-06-22 | Caterpillar Inc. | Systeme de protection contre une surcharge pour un dispositif electrique |
| WO2007038846A1 (fr) | 2005-10-03 | 2007-04-12 | Eduardo Pedrosa Santos | Systeme de commande, de protection et de surveillance du statut de moteurs a refroidissement force pour transformateurs d'alimentation et analogues |
| WO2010137935A1 (fr) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Togno Murguia Francisco Manuel | Dispositif de surveillance prédictive et de protection thermique de moteurs et de machines électriques |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4038198A1 (de) * | 1990-11-30 | 1992-07-02 | Brose Fahrzeugteile | Verfahren und vorrichtung zur erfassung und/oder regelung der temperatur elektrischer oder elektronischer bauteile oder baugruppen |
| DE19713448A1 (de) * | 1997-04-01 | 1998-10-08 | Abb Patent Gmbh | Einrichtung zur Schutzabschaltung einer elektrischen Maschine bei Übertemperatur |
-
2002
- 2002-06-25 FR FR0207883A patent/FR2841398B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4038198A1 (de) * | 1990-11-30 | 1992-07-02 | Brose Fahrzeugteile | Verfahren und vorrichtung zur erfassung und/oder regelung der temperatur elektrischer oder elektronischer bauteile oder baugruppen |
| DE19713448A1 (de) * | 1997-04-01 | 1998-10-08 | Abb Patent Gmbh | Einrichtung zur Schutzabschaltung einer elektrischen Maschine bei Übertemperatur |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006065337A1 (fr) * | 2004-12-13 | 2006-06-22 | Caterpillar Inc. | Systeme de protection contre une surcharge pour un dispositif electrique |
| US7307396B2 (en) * | 2004-12-13 | 2007-12-11 | Caterpillar Inc. | Overload protection system for an electrical device |
| WO2007038846A1 (fr) | 2005-10-03 | 2007-04-12 | Eduardo Pedrosa Santos | Systeme de commande, de protection et de surveillance du statut de moteurs a refroidissement force pour transformateurs d'alimentation et analogues |
| EP1946419A1 (fr) * | 2005-10-03 | 2008-07-23 | Eduardo Pedrosa Santos | Systeme de commande, de protection et de surveillance du statut de moteurs a refroidissement force pour transformateurs d'alimentation et analogues |
| EP1946419A4 (fr) * | 2005-10-03 | 2009-12-09 | Eduardo Pedrosa Santos | Systeme de commande, de protection et de surveillance du statut de moteurs a refroidissement force pour transformateurs d'alimentation et analogues |
| WO2010137935A1 (fr) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Togno Murguia Francisco Manuel | Dispositif de surveillance prédictive et de protection thermique de moteurs et de machines électriques |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2841398B1 (fr) | 2005-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI116338B (fi) | Järjestely ja menetelmä sähkökoneessa | |
| GB2552447B (en) | Fault monitoring systems and methods for detecting connectivity faults | |
| CA2269001C (fr) | Controleur automatique de mecanisme de fermeture de porte | |
| US8310370B1 (en) | Smart circuit breaker with integrated energy management interface | |
| EP1449287B1 (fr) | Module de commande et de protection d'un appareil interrupteur | |
| KR101035496B1 (ko) | 발전기의 건전성 온-라인 통합 감시 시스템 | |
| EP1946419B1 (fr) | Systeme de commande, de protection et de surveillance du statut de moteurs a refroidissement force pour transformateurs d'alimentation et analogues | |
| FR2895088A1 (fr) | Procede et un dispositif de detection de l'usure de la commande d'un moteur electrique | |
| FR2978309A1 (fr) | Mesure et modulation en temps reel de la consommation electrique d'une pluralite d'appareils electriques | |
| US20190253017A1 (en) | Integrated Motor Operation Data Collection and Operation Protection Device | |
| FR2742549A1 (fr) | Procede pour controler des appareils d'utilisation electriques dans un reseau de bord de vehicule | |
| FR2841398A1 (fr) | Dispositif de commande d'un moteur electrique, procede de mise en oeuvre associe et moteur electrique | |
| US20120183247A1 (en) | Electric machine with integrated bearing temperature sensor | |
| WO2013182575A1 (fr) | Dispositif et procédé de maintien à température de fonctionnement d'une batterie | |
| JP6072429B2 (ja) | 自動車のステアリングホイールの構成要素に電流を伝達するための伝達装置および伝達方法 | |
| EP1034436A1 (fr) | Systeme et procede de surveillance de l'etat de l'isolation recouvrant le fil d'un enroulement | |
| US20120065900A1 (en) | Life monitor for electric machine | |
| US6799125B2 (en) | Method and system for on-line monitoring of bearing insulation in an electrical generator | |
| KR101540433B1 (ko) | 다기능 모터 보호장치 | |
| RU2668418C1 (ru) | Динамоэлектрическая машина, имеющая сигнальную систему для распознавания короткого замыкания в системе обмотки | |
| KR100324796B1 (ko) | 모터권선발열제어기 | |
| JP2006138687A (ja) | 回転機の部分放電遠隔監視装置 | |
| FR2605466A1 (fr) | Dispositif de surveillance de moteur electrique | |
| CA2840914C (fr) | Dispositif de surveillance pour un moteur asynchrone a double alimentation | |
| GB2374147A (en) | Method for monitoring the performance of an electromechanical machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TP | Transmission of property | ||
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20140228 |