CH366329A - Dispositif permettant la surveillance de la température des enroulements d'un moteur électrique en service - Google Patents

Description

  
 



  Dispositif permettant la surveillance de la température des enroulements
 d'un moteur électrique en service
 La présente invention a pour objet un dispositif permettant de surveiller la température des enroulements d'un moteur électrique en service, notamment la température des enroulements de l'induit, de façon à pouvoir utiliser au maximum la capacité thermique de ce moteur pour l'obtention de puissances élevées pendant des temps courts, comme cela est le cas, par exemple, pour les moteurs de traction lors des démarrages ou des franchissements de rampes.



     I1    existe de tels dispositifs, connus sous le nom d'images thermiques et particulièrement utilisés pour obtenir la température du point le plus chaud des bobinages immergés dans le diélectrique liquide d'un appareil électrique, tel un transformateur. Ces dispositifs sont essentiellement composés d'un enroulement chauffant parcouru par un courant dont l'intensité est proportionnelle à celle du courant circulant dans le bobinage de l'appareil. Cet enroulement est bobiné sur un tube en matériau thermiquement isolant à l'intérieur duquel se trouve une sonde de mesure constituée par un enroulement dont la résistance dépend de la température, et l'ensemble est plongé dans le diélectrique liquide, à sa partie supérieure.



   Le dispositif suivant l'invention, est caractérisé par le fait qu'il comporte un support métallique, figurant l'armature d'induit du moteur, au moins quatre bobinages disposés en contact avec au moins une partie de la portion externe du support et couplés de façon à présenter un coefficient de self-induction résultant négligeable, ces bobinages étant destinés à être parcourus par un courant proportionnel au courant traversant réellement les enroulements dont on veut surveiller la température, et enfin au moins un bobinage supplémentaire disposé dans la masse du support et destiné à être branché de façon à être soumis aux variations de la tension d'alimentation du moteur, cet enroulement supplémentaire présentant des caractéristiques de résistance telles que le courant qui le traverse produise un échauffement proportionnel à celui dû aux pertes dans le fer de l'induit du moteur,

   l'ensemble étant agencé et disposé de façon à maintenir lesdits bobinages à une température identique à tout instant à celle des enroulements dudit induit.



   Ce dispositif sera avantageusement placé dans le circuit de ventilation du moteur.   fl    sera fixé, par exemple, à l'intérieur de la gaine de ventilation du moteur, par l'intermédiaire d'un support en matériau thermiquement isolant pour éviter toute transmission de chaleur avec la gaine.



   Le dispositif pourra aussi comprendre une enveloppe, comportant sur la totalité ou sur une partie de sa surface des ouvertures dont le nombre ou les dimensions peuvent être réglables, ce qui permet de modifier sur ledit dispositif l'influence du refroidissement dû à la circulation du fluide gazeux dans la gaine de ventilation, de manière que ce refroidissement soit analogue à celui du moteur.



   L'échauffement des bobinages, placés à l'extérieur du support métallique, et qui sont parcourus par un courant proportionnel à celui qui traverse les conducteurs de l'induit du moteur, représente effectivement l'échauffement produit par l'effet Joule dans ces conducteurs, puisque leur flux résultant étant nul, il n'y a aucun échauffement parasite par courants de
Foucault et hystérésis dans le support métallique.



   Les conducteurs de l'induit échauffent l'armature de   l'induit    à travers leur isolement et se refroidissent, ainsi que l'armature, par leur surface extérieure, d'une façon plus ou moins active suivant l'importance de la ventilation. Ils peuvent d'ailleurs  recevoir la chaleur de l'armature de l'induit, lorsque cette dernière est à une température supérieure.   I1    en est de même des bobinages placés à l'extérieur du support métallique, qui échauffent ledit support, ou qui, éventuellement, peuvent recevoir la chaleur de ce dernier.



   D'autre part, l'échauffement de l'enroulement placé à l'intérieur du support métallique et branché aux bornes du moteur, varie proportionnellement au carré de la tension aux bornes de ce dernier. Cet échauffement représente très sensiblement l'échauffement produit dans l'armature de l'induit par suite des pertes par hystérésis et par courants de Foucault.



  Cet enroulement peut être réalisé, en totalité ou en partie, avec du fil dont la résistivité augmente avec la température, de façon à obtenir une variation de son échauffement suivant une autre fonction de la tension d'alimentation de l'induit.



   Ledit enroulement échauffe, par conduction à travers le support métallique, les bobinages extérieurs parcourus par un courant proportionnel à celui qui traverse l'induit du moteur, suivant un processus analogue à celui qui se produit pour l'échauffement des conducteurs de l'induit à travers son armature.



   On voit donc que la température des bobinages placés à l'extérieur du support métallique, mesurée par leur résistance, dépend de l'échauffement provoqué par le passage du courant dans ses bobinages, de la température du support métallique, chauffé par conduction par l'enroulement interne et de l'effet d'une ventilation appropriée sur lesdits bobinages externes et le support métallique.



   Le dessin ci-joint, représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.



   La fig. 1 en est une coupe longitudinale.



   La fig. 2 représente le schéma du circuit de mesure de la température du dispositif.



   Sur la fig. 1, on voit un support métallique creux 1, de forme cylindrique, de préférence en acier, figurant l'induit du moteur. Sur sa périphérie, sont placés dans des encastrements, quatre bobinages 2, 3, 4, 5, en cuivre, d'égale résistance, ces quatre bobinages étant connectés entre eux de façon à constituer un circuit fermé, comme cela apparaît d'une façon explicite sur la fig. 2. Ces bobinages sont parcourus par un courant proportionnel à celui qui traverse les conducteurs de l'induit du moteur. Les bobinages 2, 3, 4, 5 sont dimensionnés pour que leurs variations d'échauffement correspondent aux variations d'échauffement susindiquées des conducteurs de l'induit.



   Dans l'ouverture axiale du cylindre 1, est placé un enroulement 6 dont l'échauffement représente l'échauffement produit dans l'armature de l'induit, par suite des pertes par hystérésis et par courants de Foucault. Cet enroulement échauffe, à travers le support métallique 1, les bobinages 2, 3, 4, 5, suivant un processus analogue à celui qui se produit pour les conducteurs de l'induit à travers son armature.



   L'enroulement 6 est placé autour d'une tige métallique 7 qui est maintenue par deux flasques 8 et 9. Un support 10, en matériau thermiquement isolant (carton bakélisé, par exemple) maintient l'image thermique contre une paroi   1 i    de la gaine de ventilation du moteur 12 représente une enveloppe, perforée à sa périphérie, à l'intérieur de laquelle le dispositif est placé. La circulation du fluide gazeux de refroidissement s'effectue suivant la flèche F.



  Ainsi qu'on l'a précédemment indiqué, des moyens sont prévus pour faire varier la section totale des ouvertures de ladite enveloppe. Celle-ci, par exemple, peut être réalisée en deux parties, dont l'une est déplaçable par rapport à l'autre.



   Sur la fig. 2, où les mêmes nombres ont la même signification que dans la fig. 1, 21 représente un moteur dont l'induit et l'inducteur connectés en série sont alimentés par une source à courant alternatif 22.



  Les quatre bobinages 2, 3, 4, 5 qui constituent un circuit fermé sur lui-même sont connectés par leurs sommets A et B à l'enroulement secondaire à prises variables d'un transformateur de courant 20 dont l'enroulement primaire est en série avec le moteur 21.



  Les bobinages 2, 3, 4, 5 sont, en outre, reliés par leurs sommets C et D à un pont de Wheatstone dont ils constituent l'une des branches, les autres branches étant constituées par les résistances 23, 24, 25, sans coefficient de température. Ce pont de Wheatstone est alimenté entre ses sommets K et L par une source de tension stabilisée et redressée comprenant un transformateur 26, à circuit magnétique saturé et un redresseur 27, l'enroulement primaire du transformateur 26 étant branché aux bornes de la source à courant alternatif 22. Entre les sommets M et N du pont de Wheatstone est inséré un galvanomètre 28 à déviation bilatérale avec, de préférence, le zéro au milieu de sa graduation.



   En variante, le galvanomètre peut être remplacé par un relais ou, plus généralement, par tout appareil sensible au courant de déséquilibre, dans le circuit compris entre les sommets M et N. Ces différents appareils peuvent être simultanément insérés dans ce circuit. L'enroulement 6 est branché aux bornes du moteur 21. Son échauffement varie en fonction du carré de la tension d'alimentation dudit moteur et représente l'échauffement produit dans l'armature de l'induit par suite des pertes par hystérésis et par courants de Foucault.

   Cet échauffement, ainsi que cela a été déjà indiqué, se transmet à travers le support métallique 1 jusqu'aux bobinages 2, 3, 4, 5, de sorte que leur échauffement résultant est la somme de l'échauffement produit par effet Joule par le passage d'un courant proportionnel à celui de l'induit du moteur et de l'échauffement provoqué à travers le support 1 par l'enroulement 6, compte tenu, bien entendu, de l'effet de refroidissement provoqué par la ventilation.



   Il est facile de voir que, par suite de l'égalité des résistances 2, 3, 4 et 5, les courants qui traversent, d'une part, les résistances 2 et 3 et, d'autre part,  les résistances 4 et 5 et qui sont fournies par   l'en-    roulement secondaire du transformateur 20 sont égaux, et que, par conséquent, les sommets C et D sont équipotentiels.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION Dispositif permettant la surveillance de la température des enroulements d'un moteur électrique en service, notamment la température des enroulements de l'induit, caractérisé par le fait qu'il comporte un support métallique, figurant l'armature d'induit du moteur, au moins quatre bobinages disposés en contact avec au moins une partie de la portion externe du support et couplés de façon à présenter un coefficient de self-induction résultant négligeable, ces bobinages étant destinés à être parcourus par un courant proportionnel au courant traversant réellement les enroulements dont on veut surveiller la température, et enfin au moins un bobinage supplémentaire disposé dans la masse du support et destiné à être branché de façon à être soumis aux variations de la tension d'alimentation du moteur,

   cet enroulement supplémentaire présentant des caractéristiques de résistance telles que le courant qui le traverse produise un échauffement proportionnel à celui dû aux pertes dans le fer de l'induit du moteur, l'ensemble étant agencé et disposé de façon à maintenir lesdits bobinages à une température identique à tout instant à celle des enroulements dudit induit.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Dispositif selon la revendication, caractérisé par le fait que lesdits bobinages disposés en contact avec la portion externe du support sont au nombre d'un multiple de quatre.

   2. Dispositif selon là revendication, caractérisé par le fait que ledit bobinage supplémentaire est constitué au moins en partie d'un fil de coefficient de température négligeable.

   3. Dispositif selon la revendication, caractérisé par le fait que ledit bobinage supplémentaire est constitué au moins en partie par du fil dont la résistivité augmente avec la température.

   4. Dispositif selon la revendication et les sousrevendications 2 et 3, caractérisé par le fait que ledit bobinage supplémentaire est constitué en partie par du fil de résistivité augmentant avec la température et en partie par du fil dont le coefficient de température est négligeable.

   5. Dispositif selon la revendication, caractérisé par le fait que ledit support est constitué par un bloc cylindrique dont la surface externe est creusée de rainures annulaires, à l'intérieur desquelles sont insérées les bobines simulant les enroulements de l'induit du moteur, et présentant, dans sa partie centrale un logement, s'étendant sur toute sa longueur, dans lequel est disposé ledit enroulement supplémentaire.

   6. Dispositif selon la revendication, caractérisé par le fait qu'il comprend un pied thermiquement isolant destiné à la fixation dudit dispositif à l'intérieur de la gaine de ventilation dudit moteur.

   7. Dispositif selon la revendication, caractérisé par le fait qu'il comprend une enveloppe coiffant au moins en partie ledit support ainsi que lesdits bobinages.

   8. Dispositif selon la revendication et la sousrevendication 7, caractérisé par le fait que ladite enveloppe comporte des ouvertures disposées sur au moins une partie de sa surface.