"Dispositif de détection hors contact du rayonnement de température d'un radiateur
d' infrarouges. "
La présente invention concerne un dispositif
de détection hors contact du rayonnement de température d'un radiateur d'infrarouges au moyen d'un récepteur de radiations
<EMI ID=1.1>
qui est relié par son entrée à une pension alternative d'amplitude constante et placé dans un boîtier maintenu à température constante ,
Les thermomètres à rayonnement, destinés à
<EMI ID=2.1>
infrarouge émis par un objet. A ce rayonnement correspond selon
ses propres lois une température. On peut utiliser de tels appareils au contrôle de processus thermiques, par exemple dans la réalisation et la transformation de salières plastiquas. Ils conviennent en général à la détection du rayonnement de temperature d'objets 0.0'biles difficilement accessibles ou éloignés.
<EMI ID=3.1>
rayonnement dans une longueur d'onde prédéterminée eu une zone
<EMI ID=4.1>
<EMI ID=5.1>
un vibreur électronique, ou bien l'on convertie le signal d'entrée en lumière alternative au moyen d'un vibreur à action mécanique., Le dispositif nécessite donc un vibreur soit mécanique, soit électronique.
On peut en outre utiliser comme récepteur de
<EMI ID=6.1>
<EMI ID=7.1>
tungstène branchés en pont. Le rayonnement du radiateur d'infrarouges est amené au récepteur en tant que lumière continue non hachée. La tension d'alimentation dont on se sert est une tension
<EMI ID=8.1>
<EMI ID=9.1>
conséquent, un boîtier spécial perméable aux radiations.
<EMI ID=10.1>
<EMI ID=11.1>
de radiations dans un radiateur à cavité. Un miroir réfléchit le rayonnement vers le récepteur. Ce dernier fournit un signal de tension continue qui est amené, à travers un vibreur, à un calcu-
<EMI ID=12.1>
sonde de température placée sur le récepteur de radiations, dans 'la_ paroi du radiateur à cavité* Ce signal donne une mesuré de -la
<EMI ID=13.1>
nécessaire représente une relativement grande dépense.
<EMI ID=14.1> <EMI ID=15.1>
<EMI ID=16.1>
cristalline meilleure conductrice électrique et absorbante à la façon des métaux est également connue, d'après la demande de
<EMI ID=17.1>
de la radiation à recevoir. Le corps semi-conducteur est de préférence 1 'antimoniure d'indium et les inclusions peuvent être constituées par de l'antimoniure de nickel et former un eutectique
<EMI ID=18.1>
<EMI ID=19.1>
Mn et BV un élément du cinquième groupe de la classification périodique conviennent également comme inclusions; on peut citer, parmi eux, les composés FeSb, CoAs, CrSb et CrAs ainsi que ' MnSb.
Mais on peut encore améliorer et simplifier les dispositifs connus pour la détection hors contact du rayonnement de température d'un radiateur d'infrarouges cités en premier
<EMI ID=20.1>
ces sensibles au rayonnement par un corps semi-conducteur fait
<EMI ID=21.1>
tectiques parallèles d'une deuxième phase cristalline en matériau
<EMI ID=22.1>
rieurs ou égaux à la longueur d'onde dans le vide de la radiation à recevoir et en incorporant lediT: récepteur dans la paroi d'un radiateur à cavité stabilisé en température. Ce dispositif ne nécessite ni refroidissement particulier ni vide pour le récep-
<EMI ID=23.1>
cavité est tellement faible que l'on peu-. saisir cet-ce tête d'une <EMI ID=24.1>
temps de réglage de ce dispositif est inférieur à 0,5s. Du faix que le récepteur de radiations fait; partie de la paroi du radia-
<EMI ID=25.1>
<EMI ID=26.1>
<EMI ID=27.1>
<EMI ID=28.1>
limite présélectionnable fournissant un signal correspondant lors-
<EMI ID=29.1>
aussi comporter un dispositif de mesure du facteur d'émission du radiateur d'infrarouges.
Les rotors des machines électriques atteignent dans certaines phases de fonctionnement des températures élevées qu'il faut surveiller afin de prendre des mesures opportunes en
<EMI ID=30.1>
tout l'enroulement rotorique d'un moteur asynchrone lors du démarrage, le collecteur d'une machine à courant continu soumise
<EMI ID=31.1>
ne en cas de déséquilibre ou de marche en asynchrone . On peut
<EMI ID=32.1>
<EMI ID=33.1>
<EMI ID=34.1>
<EMI ID=35.1>
<EMI ID=36.1>
bations
<EMI ID=37.1>
<EMI ID=38.1>
que, un- dispositif ' utilisant un récepteur de radiations pour la
<EMI ID=39.1>
<EMI ID=40.1>
<EMI ID=41.1> créées par peinture, enduit ou revêtement analogue en face desquelles est disposée, comme récepteur, une surface fixe de fort pouvoir d'absorption. On mesure sur cette dernière le rayonnement de la surface du rotor et, par lui, la température de ladite surface. L'appareil de mesure est placé de préférence dans une encoche du stator.
Il renferme un récepteur de radiations formant un corps noir exposé au- rayonnement du rotor et, en outre, un corps de comparaison, blanc et réfléchissant, qui est refroidi à l'air en même temps que la machine. La mesure se fait au moyen de thermocouples en appui sur le corps. noir parleur-soudure chaude et sur le corps blanc par leur
<EMI ID=42.1>
opposition en vue de la formation d'une tension différentielle. Le dispositif mesure à chaque fois la valeur moyenne de la température du rotor dans une zone annulaire. La surface blanche servant de radiateur de comparaison est à la température du gaz de refroidissement. Mais celle-ci peut varier, comme on le sait, entre certaines limites; le résultat de la mesure se modifie alors de façon correspondante. En outre, l'inconvénient de l'utilisation de thermocouples, lesquels donnent un signal de tension continue, réside dans la relativement grande dépense nécessaire pour compenser la température de comparaison.
-"'invention a pour objet de simplifier et améliorer ce dispositif connu et se caractérise par l'utilisation par- ' ticulière pour la mesure et/ou la surveillance de la température de parties tournantes d'une machine électrique du dispositif de détection hors contact du rayonnement de température par un récepteur de <EMI ID=43.1>
<EMI ID=44.1>
<EMI ID=45.1>
<EMI ID=46.1>
Il peut par conséquent servir à protéger ou surveiller la machine.
On peut utiliser, de préférence, cossue source de rayonnement dans des machines comportant un induit en courtcircuit dont l'enroulement est agencé en cage, au moins un des
<EMI ID=47.1>
<EMI ID=48.1>
<EMI ID=49.1>
têtes de bobine de l'enroulement du rotor. Le même office peut être rempli aussi.par le collecteur de machines à courant continu ou de grosses commutatrices ainsi que par les bagues collec-
<EMI ID=50.1>
phasé. Le dispositif assure de préférence la protection des machines chargées par à-coups, par exemple pour l'entraînement .de véhicules, ou.des machines à' démarrage répété. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé sur lequel :
- La figure 1 est le schéma électrique d'un dispositif de mesure hors contact de température selon ladite invention.
- La figure 2 représente de façon schématique, en coupe axiale partielle, une 'cote de mesure équipée de ce dispositif. <EMI ID=51.1> mise en oeuvre selon l'invention de ce dispositif .
<EMI ID=52.1>
<EMI ID=53.1>
<EMI ID=54.1>
récepteur de radiateurs ' 4 comportant quatre résistances sensi-
<EMI ID=55.1> <EMI ID=56.1>
<EMI ID=57.1>
ne pas être exposées aux rayonnement reçu. Une tension alternative, d'amplitude et de fréquence constantes, est appliquée à
<EMI ID=58.1>
générateur de tension alternative 15 et son autre borne 13 au
<EMI ID=59.1>
<EMI ID=60.1>
<EMI ID=61.1>
appliquée, de préférence à travers un transformateur 20' et un amplificateur 22, à un redresseur 24 commandé en phase exacte et suivi d'un intégrateur 29. Ledit intégrateur 29 renferme par exemple un circuit RC formé d'une résistance 30 et d'une capacité intégratrice 31. Le redresseur 24 est commandé
<EMI ID=62.1>
du pont 4 et relié à cet effet à une sortie du générateur 15.
La sortie du dispositif comprend en outre un
<EMI ID=63.1>
ges, non représenté. Cet appareil peut renfermer de préférence un amplificateur 26 dont le coefficient soit ajustable, par exemple au moyen d'une résistance étalon réglable 27 et d'une résistance 28 branchée e n potentiomètre qui permet de tenir compte du facteur d'émission de l'objet soumis à la mesure.
Le dispositif selon l'invention comporte de plus, avantageusement, un étage à valeur limite 36 destiné à engendrer une tension de commande à la sertie 42. Cet étage à valeur limite comprend par exemple une combinaison de résistances
<EMI ID=64.1>
tiomètre 39 ainsi qu'un amplificateur 40 affecté d'hystérésis
<EMI ID=65.1>
trée de l'amplificateur 40 une tension réglable.
On peur lire sur un appareil indicateur 35
<EMI ID=66.1>
commande ou de protection à la sortie 42 du dispositif..
'] Le système optique 2 peu- de préférence être en même temps agencé en objectif filtrant ou renfermer des filtres supplémentaires. S'il s'agit de mesurer la température
<EMI ID=67.1>
<EMI ID=68.1>
on peu- constituer l'objectif par un doublet de fluorure de calcium et.d'antimoniure d'indium, ce dernier muni éventuellement d'un revêtement anti-reflet en oxyde de silicium. Les résistances du pont 4 sont de préférence branchées en sorte que deux
<EMI ID=69.1>
<EMI ID=70.1>
<EMI ID=71.1>
<EMI ID=72.1>
tinues perturbatrices aux bornes de sortie 17 et 18 du pont <EMI ID=73.1>
approximativement rectangulaire et par exemple limitée à environ 1 , 5 sur 2,0 mm.
La puissance de rayonnement de l'objet à laquelle sont soumises les résistances de mesure 6 et 7 provoque un échauffement et, par suite du coefficient de température négatif de ces résistances électriques, une diminution correspondante de leur valeur par rapport à celle des résistances de
<EMI ID=74.1> <EMI ID=75.1> <EMI ID=76.1>
avec la tension produite par le générateur de tension alternative
15. Cette tension U est amplifiée en 22 et lissée en une Tension continue de signal par l'intégrateur 29 après avoir
<EMI ID=77.1>
<EMI ID=78.1> <EMI ID=79.1>
<EMI ID=80.1>
<EMI ID=81.1>
<EMI ID=82.1>
28 prise entre la masse et l'entrée inverseuse de l'amplificateur
<EMI ID=83.1>
<EMI ID=84.1>
<EMI ID=85.1>
s'accroître en proportion inverse de
<EMI ID=86.1>
<EMI ID=87.1>
<EMI ID=88.1>
Si l'on règle [pound] à la valeur du facteur d'émission de l'objet, U ayant en même temps, selon les lois du rayonnement, pour expression en fonction de la température T de l'objet et de la
<EMI ID=89.1>
te de mesure :
<EMI ID=90.1>
la tension délivrée par l'amplificateur 26 a elle-même peur expression :
<EMI ID=91.1>
Cette tension de sortie de l'amplificateur
<EMI ID=92.1>
soumis à la mesure : elle donne une nette mesure de 1 pour
<EMI ID=93.1>
<EMI ID=94.1>
<EMI ID=95.1>
d'onde, l'exposant h est très voisin de- 4-.
<EMI ID=96.1> <EMI ID=97.1>
de la résistance 27 sans que cela porte préjudice au caractère
<EMI ID=98.1> <EMI ID=99.1>
<EMI ID=100.1>
mission .[pound]. pour des radiateurs gris en réglant la prise du potentiomètre 28 en. sorte que la valeur de Trempé rature indiquée
<EMI ID=101.1>
<EMI ID=102.1>
duation linéaire du potentiomètre 28.
Le potentiel à la sortie de commande 42 chan ge brusquement lorsque l'on atteins la température réglée sur le potentiomètre 39.
<EMI ID=103.1>
teur de radiations 4 telle qu'elle est; représentée par la figu-
<EMI ID=104.1>
<EMI ID=105.1>
se mâle est insérée dans une boîte 56 à rebord. La plaque fron-
<EMI ID=106.1>
<EMI ID=107.1>
<EMI ID=108.1>
lésage de la plaque frontale 58 et est amené, à travers la len-
<EMI ID=109.1>
<EMI ID=110.1>
<EMI ID=111.1>
<EMI ID=112.1>
<EMI ID=113.1>
<EMI ID=114.1>
d'une paroi calorifuge 72 avec interposition d'un dispositif
<EMI ID=115.1>
<EMI ID=116.1>
<EMI ID=117.1>
même d'un. tube d'enveloppe 76.
Le pont 4- du récepteur de radiations peut
<EMI ID=118.1>
Des colles à base de résines synthétiques conviennent à cet te fixation. La plaque-support 66 est de préférence munie, par évaporation sous vide, d'une couche isolante, par exemple en oxyde de silicium, SiO, avant la fixation du cristal semi-con-. ducteur. On peut creuser dans ce dernier, de préférence par attaque à l'acide, des sillons en sorte que la partie subsistante du corps semi-conducteur muni d'inclusions eutectiques forme l'ensemble du pont avec les résistances de mesure 6, 7, les résistances de comparaison 8, 9 et les conducteurs non représentés. Ces conducteurs peuvent être reliés à la partie conductrice électrique d'une traversée sous isolant de la plaque-support 66, sur l'autre face de laquelle se trouvent les contacts
<EMI ID=119.1>
Les résistances du pont sont avantageusement disposées en porte
à faux au-dessus d'une cavité, en trou borgne ou rainure de fraisage, de la plaque-support.
<EMI ID=120.1>
<EMI ID=121.1>
<EMI ID=122.1>
en même temps que l'émetteur. La source de chaleur utilisée à
<EMI ID=123.1>
point bas réside dans l'espace extérieur, auquel la chaleur est cédée à travers le boîtier 54 par convection et rayonnement, et dans une surface de montage, non représentée, sur laquelle la
<EMI ID=124.1>
<EMI ID=125.1>
<EMI ID=126.1>
mauvais conducteur thermique. Pour que la dissipation de chaleur
<EMI ID=127.1>
<EMI ID=128.1>
<EMI ID=129.1>
re. Le flux de chaleur est ainsi obligé de s'écouler essentiellement en direction longitudinale à travers le tube calorifuge
72. On peut aussi ajouter des parties supplémentaires en strati-
<EMI ID=130.1>
le flux de chaleur.
Le récepteur de radiations 4 placé dans le
<EMI ID=131.1>
<EMI ID=132.1>
nu à cette température. A cet effet, la. puissance du chauffage
74 peut être soumise à une régulation dont la valeur réelle soit fournie par une sonde de température placée dans un alésage 77.
Cet alésage latéral 77, voisin du récepteur 4, renferme avantageusement comme sonde de température une thermistance servant de palpeur à un thermostat non représenté.
Bien que dans cet exemple de réalisation il
<EMI ID=133.1>
peut en comprendre plusieurs.
La figure représente en coupe longitudinale axiale une partie d'une machine électrique telle qu'un moteur à haute tension et munie d'un dispositif de surveillance <EMI ID=134.1>
102 de ce dispositif est fixée sur une partie non tournante de la machine, de préférence sur le flasque de palier 104. Son ouverture d'objectif est tournée vers un anneau de court-circuit
108 de l'enroulement de rotor 106, ce dernier placé dans le paquet de tôles 110 du rotor. L'arbre de rotor 112, suppor-
<EMI ID=135.1>
<EMI ID=136.1> <EMI ID=137.1>
122 'apparaissent sur la figure ainsi .que leurs connexions 124. La carcasse 126 est munie de tubes de refroidissement 127.
<EMI ID=138.1> ventilateur et -on. chapeau de palier.
La tête de mesure 102 peut par exemple
<EMI ID=139.1>
collerette 132 fixée à ce dernier par des vis. Les conducteurs de raccordement 134 de l'extrémité de la tête de mesure 102 sont reliés à un ensemble électronique, non représenté, qui con- <EMI ID=140.1> <EMI ID=141.1>
reliée à un. dispositif de surveillance de la machine.
Dès que l'anneau de court-circuit 108 de l'enroulement 106 du rotor atteint une température maximale admissible déterminée, et de préférence réglable, le signal de sortie de la tête de mesure agit en conséquence sur le dispositif de surveillance et un signal optique ou acoustique est par exemple émis ou encore un quelconque signal est amené directement au déclencheur du disjoncteur de l'installation. Le dispositif de détection hors contact du rayonnement de température au moyen de la tête de mesure 102 délivre un signal de sortie qui
<EMI ID=142.1>
partie à surveiller dans la machine. Aussi différents dispositifs de signaux peuvent ils être actionnés également par échelons en fonction du niveau de la température du rotor, par exemple tout d'abord un dispositif à signal optique, puis un dispositif signal acoustique.
Le dispositif de surveillance peut avantageusement renfermer un amplificateur de mesure agissant sur le si-
<EMI ID=143.1>
<EMI ID=144.1>
<EMI ID=145.1> <EMI ID=146.1>
réglées par des boutons Tournants de potentiomètre dans l'appareil d'exploitation correspondant..
<EMI ID=147.1> .-rayonnement de température d'un radiateur d'infrarouges au moyen d'un récepteur de radiations constitué par un pont de résistances
sensible à ces radiations qui est relié par son entrée à une
tension alternative d'amplitude constance et placé dans un boî-
<EMI ID=148.1>
cepteur étant constituées par un corps semi-conducteur fait d'un
<EMI ID=149.1>
ques d'une deuxième phase en matériau meilleur conducteur élec-
<EMI ID=150.1>
longueur d'onde du rayonnement à recevoir et ce même récepteur
formant une partie de la paroi d'un radiateur à cavité stabilisé
en température, dispositif caractérisé par son utilisation à la
<EMI ID=151.1>
température de parties tournantes d'une machine électrique qui
<EMI ID=152.1>
tions, placé dans une partie fixe de ladite machine.