FR3133676A1 - Dispositif et procédé de surveillance d’au moins un contact d’un dipôle chauffant d'une vitre d’aéronef. - Google Patents
Dispositif et procédé de surveillance d’au moins un contact d’un dipôle chauffant d'une vitre d’aéronef. Download PDFInfo
- Publication number
- FR3133676A1 FR3133676A1 FR2202368A FR2202368A FR3133676A1 FR 3133676 A1 FR3133676 A1 FR 3133676A1 FR 2202368 A FR2202368 A FR 2202368A FR 2202368 A FR2202368 A FR 2202368A FR 3133676 A1 FR3133676 A1 FR 3133676A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- dipole
- heating
- voltage
- connector
- power
- 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
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 95
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 24
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 11
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 9
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005372 Plexiglas® Polymers 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/005—Testing of electric installations on transport means
- G01R31/008—Testing of electric installations on transport means on air- or spacecraft, railway rolling stock or sea-going vessels
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B1/00—Details of electric heating devices
- H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
- H05B1/0227—Applications
- H05B1/023—Industrial applications
- H05B1/0236—Industrial applications for vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/84—Heating arrangements specially adapted for transparent or reflecting areas, e.g. for demisting or de-icing windows, mirrors or vehicle windshields
- H05B3/86—Heating arrangements specially adapted for transparent or reflecting areas, e.g. for demisting or de-icing windows, mirrors or vehicle windshields the heating conductors being embedded in the transparent or reflecting material
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Control Of Resistance Heating (AREA)
- Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
Procédé de surveillance d’un connecteur d’alimentation d’un dipôle chauffant (1a) disposé dans au moins une vitre (1) d’un aéronef, le connecteur électrique (1b) comportant deux contacts électriques pour l'alimentation du dipôle à travers un dispositif de commande comprenant un interrupteur commandé commandant l'alimentation du dipôle, le dispositif de surveillance étant muni des moyens de mesure de la chute de tension à travers au moins un contact électrique du connecteur, le procédé comprenant les étapes suivantes :détermination que le dipôle chauffant (1a) est alimenté,mesure de la chute de tension à travers un contact électrique du connecteur d’alimentation (1b),comparaison de la tension mesurée à une première valeur de seuil prédéterminée,lorsque la tension mesurée est supérieure à la première valeur de seuil prédéterminée, modification d'une information d'état du contact, indiquant un état dégradé.
Figure pour l’abrégé : Fig 1
Description
L’invention a pour domaine technique la protection électrique des connecteurs d'alimentation, et plus particulièrement la protection du connecteur d'alimentation d'un dipôle chauffant d'une vitre d'aéronef.
Les aéronefs sont régulièrement confrontés à des conditions atmosphériques dans lesquelles du givre peut se former sur la face externe des vitres et de la condensation de vapeurs d'eau se former sur la face interne des vitres. Le givre peut affecter la portance de l’appareil ou bloquer les actionneurs de vol ou brouiller la vue des pilotes en créant une couche de glace sur les vitres du cockpit.
Pour contrer une telle apparition de glace sur les vitres du cockpit, la plupart des aéronefs modernes sont munis de systèmes électriques de dégivrage des vitres basés sur la chaleur dégagée par conduction d'un courant dans une résistance chauffante intégrée dans la vitre, typiquement entre des plis de plexiglas transparent de la vitre. Un principe similaire est employé pour le désembuage d’une vitre d’un aéronef. Dans les deux cas, la résistance chauffante est un dipôle électrique comprenant un connecteur d'alimentation à deux contacts pour permettre sa connexion à une source d'alimentation en tension continue DC ou en tension alternative AC. Cette connexion est pilotée par un organe de commande de dégivrage, pour alimenter le dipôle chauffant (dégivrage actif) de manière à amener l'intérieur de la vitre à une température suffisante, ou ne pas l'alimenter (dégivrage inactif) selon les phases et conditions de vol.
Selon le type d'aéronef, ce connecteur d'alimentation du dipôle chauffant de vitre peut-être du type bornier double disposé le long d'un bord de vitre, pour être raccordé à deux contacts correspondants du dispositif de commande de dégivrage. Le connecteur d'alimentation peut encore se présenter sous forme de deux borniers simples, un par extrémité du dipôle, disposés sur deux bords différents de la vitre, par exemple deux bords opposés.
L'étude de l’accidentologie récente montre des incidents de type départ de feu au niveau de ces connecteurs d'alimentation de dipôle chauffant des dispositifs de dégivrage des aéronefs, et ce indépendamment du type d'aéronef. Ces incidents sont causés par une détérioration des contacts électriques dans le connecteur d'alimentation du dipôle chauffant, tel que des arcs électriques séries peuvent se produire, jusqu'à causer des départs de feu. Des causes possibles de cette détérioration peuvent être :
- un défaut du revêtement d'étanchéité du connecteur d'alimentation dû à un problème de fabrication. En effet, des phénomènes de condensation de vapeur d’eau peuvent apparaitre sur la paroi intérieure de la vitre, pouvant amener de l’eau en contact avec le connecteur d'alimentation. Un défaut d’étanchéité peut alors mener à un court-circuit de l’alimentation électrique ;
- une dégradation du revêtement d’étanchéité du connecteur d'alimentation, sous l'effet des cycles répétés de variations de température : lorsque la vitre passe rapidement d’une température très chaude à une température très froide (parcage de l’avion au soleil prolongé suivi d’un décollage) ou lorsque le connecteur d'alimentation est installé en bord du dipôle chauffant.
Dans ce dernier cas, on rappelle que la température du cockpit est généralement d’environ 20°C. Par contre, en fonctionnement, la température interne de l’élément chauffant est d’une cinquantaine de degrés. La vitre et le connecteur d'alimentation sont alors soumis à des stress thermiques importants lors de l’alimentation du dipôle chauffant.
L’ensemble de ces phénomènes peut entrainer une perte d’isolement électrique. Cette perte d'isolement couplée à une tension de service élevée pour l'alimentation des systèmes de dégivrage, typiquement plus de 100V, favorise l'apparition d'arcs électriques séries sur un ou les deux contacts électriques reliés au dipôle chauffant (charge résistive). Dans un tel cas, la puissance électrique consommée au niveau d'un contact électrique dégradé peut provoquer une augmentation locale de température suffisant à entraîner la combustion des matériaux isolants et combustibles à l’intérieur du connecteur d'alimentation.
Les dispositifs de dégivrage comprennent de manière habituelle des dispositifs de protection conçus pour détecter des défauts électriques et prévenir tout départ de feu en coupant l'alimentation. Ils sont basés sur la détection de courant consommé par chaque dipôle chauffant. Le principe est de vérifier que le courant mesuré reste bien dans une plage nominale de fonctionnement, qui est fonction des caractéristiques du dipôle chauffant intégré dans la vitre considérée, notamment la variabilité de la résistance du dipôle chauffant en fonction des conditions de fonctionnement et des caractéristiques du réseau électrique de l'aéronef. Si le courant mesuré se situe en dehors de cette plage nominale, cela révèle un défaut électrique du dispositif de dégivrage, tel qu'un défaut de type circuit ouvert ou court-circuit au niveau d'un contact électrique du connecteur d'alimentation, et une mise en sécurité est actionnée, qui consiste à couper l'alimentation du dipôle concerné. Un interrupteur différentiel peut en outre être prévu pour couper l'alimentation du dipôle chauffant lorsqu'un courant de fuite supérieur à un seuil de déclenchement est détecté.
L'accidentologie révèle que ces dispositifs de protection basés sur la mesure du courant consommé par le dipôle ou du courant de fuite, ne se déclenchent pas ; c’est-à-dire qu'ils sont inefficaces pour détecter à temps une dégradation physique des contacts électriques des connecteurs d'alimentation de ces dipôles chauffant, à l'origine des incidents indiqués plus haut.
On a pu montrer que cela peut s'expliquer notamment par une dégradation physique d'un ou des contacts électriques du connecteur d'alimentation du dipôle chauffant à l'origine de ces incidents, qui se traduit au plan électrique par une augmentation de l'ordre de quelques milliohms par rapport à la résistance électrique du contact électrique. Sachant que les deux contacts électriques du connecteur sont en série avec la résistance du dipôle chauffant, qui est généralement de l’ordre de 10 à 50 ohms, la variation de résistance induite par la dégradation d'un ou des contacts électriques du connecteur n'est pas significative, de l'ordre de 1% de la résistance totale du dipôle, pour pouvoir être détectée par les dispositifs de surveillance habituels basés comme expliqué ci-dessus sur la mesure du courant consommé par le dipôle. Également l'auto-échauffement du contact électrique causé par sa dégradation peut causer un départ de feu avant même d'induire un courant de fuite décelable par l'interrupteur différentiel.
De façon générale, lorsqu’un courant de forte puissance circule dans un connecteur d'alimentation non dégradé, tant que la chute de tension mesurée au travers d'un contact électrique reste inférieure à une valeur de seuil prédéterminée le réchauffage de la vitre est autorisé.
Lorsque les connecteurs d'alimentation ne sont pas dégradés, la chute de tension mesurée au travers d'un contact électrique du connecteur est inférieure à une valeur seuil prédéterminée, qui en pratique est fonction du dipôle concerné (dimensionnement du dipôle et du courant d'alimentation fonction de la vitre concernée, pour dissiper la puissance nécessaire à la fonction de réchauffage).
On prend l’exemple d’un dipôle chauffant alimenté entre deux phases d’un réseau triphasé 115V/400Hz, qui présente une résistance de 10ohms. Ces valeurs sont typiques d’un dipôle chauffant de vitre d’un avion long courrier.
Le courant nominal dans le dipôle chauffant est alors le suivant :
Considérons un contact électrique du connecteur d'alimentation, qui raccorde un fil d'alimentation en courant à la résistance chauffante du dipôle.
Lorsque le contact électrique n’est pas dégradé, la résistance à travers le contact électrique est par exemple égale à 1 mΩ. La tension mesurée à travers le contact électrique considéré est alors inférieure à , et la puissance dissipée par le contact électrique est inférieure à .
Cette puissance dissipée dans le contact électrique entraine un échauffement limité au niveau du contact électrique qui reste à une température maximale inférieure à celle qui pourrait provoquer une combustion spontanée des matériaux combustibles à l'intérieur du bornier.
Toujours dans le cadre de l'exemple indiqué ci-avant, d'un dipôle chauffant alimenté avec un courant de 20ARMSet d'un contact électrique dont la résistance nominale était de 1mΩ, on considère maintenant une dégradation du contact électrique, telle que sa résistance est augmentée significativement, devenant par exemple égale à 5mΩ. La chute de tension aux contacts du contact électrique dégradé est alors sensiblement égale à , et la puissance dissipée dans ce contact électrique est sensiblement égale à . La puissance de 2W dissipée par le contact électrique est ainsi sensiblement supérieure à la puissance de 400mW dissipée dans le cas où il n'est pas dégradé, et est susceptible d'accélérer sa dégradation.
L'incapacité des dispositifs de protection actuels à empêcher de tels départs de feu, a des conséquences coûteuses opérationnelles et de sécurité : usage d'extincteurs dans les cockpits, atterrissage et évacuation d’urgence ; opérations d’inspection des vitres d’une flotte d'aéronefs suite à un incident de ce type sur un de ces aéronefs.
L'invention a pour objet d'apporter une solution technique à ces problèmes, en proposant un dispositif de surveillance d’un système de dégivrage apte à déterminer suffisamment tôt qu’un connecteur d'alimentation d'un dipôle chauffant d’une vitre d’un aéronef est dans un état dégradé, afin d'éviter tout départ de feu au niveau de ce connecteur.
L’invention a pour objet un procédé de surveillance d’un connecteur d'alimentation d'un dipôle chauffant disposé dans au moins une vitre d’un aéronef, le connecteur d'alimentation comportant au moins deux contacts électriques pour l'alimentation du dipôle à travers un dispositif de commande comprenant un interrupteur commandé commandant l'alimentation du dipôle, un dispositif de surveillance étant muni de moyens de mesure de la chute de tension à travers au moins un contact électrique du connecteur d'alimentation. Le procédé de surveillance comprend les étapes suivantes :
- détermination que le dipôle chauffant est alimenté,
- mesure de la chute de tension à travers un contact électrique du connecteur d'alimentation,
- comparaison de la tension mesurée à une première valeur de seuil prédéterminée,
- modification d'une information d'état du contact, indiquant un état dégradé lorsque la chute de tension mesurée est supérieure à ladite première valeur de seuil prédéterminée.
Dans un perfectionnement, on peut définir une deuxième valeur de seuil supérieure à la première valeur de seuil, telles que si la tension mesurée est inférieure à la première valeur de seuil mais supérieure à la deuxième valeur de seuil, le dispositif de commande maintient l'alimentation du dipôle chauffant, et un indicateur d'alerte est activé, pour une maintenance préventive, à destination de l'équipage de l'aéronef et/ou d'un centre de maintenance au sol. Cet indicateur d'alerte peut être en pratique un message transmis via une interface homme-machine et un calculateur de l'aéronef.
Lorsque la tension mesurée est ou devient supérieure à la première valeur de seuil, le dispositif de commande commute un interrupteur d'alimentation du dipôle chauffant de sorte qu’il soit non passant.
Le procédé de surveillance selon l'invention peut être un processus de surveillance continue qui est actif lorsque le dipôle chauffant est alimenté. On mesure en continu la chute de tension dans le contact électrique, et à chaque itération du processus de surveillance, on compare la tension mesurée à un ou deux seuils de détection comme indiqué ci-dessus, permettant la mise en sécurité du dipôle chauffant (1 seuil), voire une maintenance préventive (2 seuils). On entend par maintenance préventive le fait de détecter suffisamment tôt une dégradation, de sorte qu'il est possible de laisser le dipôle chauffant remplir sa fonction (pas de rupture de service) jusqu'à l'atterrissage de l'aéronef, l'équipage ou les services de maintenance étant alertés par l'information de statut dégradé du connecteur d'alimentation (d'au moins un de ses contacts électriques), et d'effectuer au sol les opérations de contrôle et réparation nécessaires.
Selon un aspect de l'invention, on peut prévoir en outre une analyse dynamique de l'évolution de cette tension au travers du contact électrique du connecteur d'alimentation du dipôle chauffant, aux fins de mesure de la fréquence des occurrences d'arcs électriques sur le contact électrique concerné, et comparer cette fréquence à au moins un seuil de fréquence, dans le but d'activer la mise en sécurité par coupure de l'alimentation du dipôle chauffant en cas de dépassement du seuil.
On peut exploiter ici le fait que des arcs électriques intermittents sur un contact électrique du connecteur d'alimentation d'un dipôle chauffant alimenté par un courant d'alimentation fixe se traduisent par des variations rapides de tension aux contacts du contact électrique que l'on sait détecter. On sait aussi que la dégradation progressive du contact électrique entraîne une augmentation de la fréquence des occurrences de ces arcs électriques intermittents. Ainsi la fréquence des occurrences d'arcs électriques série est avantageusement utilisée dans la présente invention comme indicateur complémentaire d'un niveau de dégradation d'un contact électrique.
Un tel indicateur de fréquence des occurrences d'arc électrique se produisant sur une connexion série d'un contact électrique (du connecteur) avec une charge (le dipôle chauffant) peut être obtenu par une analyse dynamique de la mesure de tension aux contacts du contact électrique, comprenant les opérations de détecter des variations de tension aux contacts du contact électrique correspondant à des arcs électriques intermittents, c’est-à-dire celles ayant une amplitude en valeur absolue supérieure à un seuil minimal de tension et une pente suffisamment raide, ce qui est facilement obtenu par calcul de la dérivée de tension et comparaison à un seuil.
Le procédé de surveillance selon l'invention peut alors déterminer, à partir de la mesure de tension au travers d'au moins un contact électrique du connecteur d'alimentation du dipôle chauffant, le nombre d'occurrences de telles variations de tension associées à des arcs électriques intermittents, pour en comparer la fréquence à au moins un seuil.
En d’autres termes, on peut déterminer si la chute de tension au niveau du connecteur d'alimentation subit un taux de variation supérieur à un taux de variation de seuil prédéterminé associé à la formation d’arc électriques, puis on peut réaliser un comptage du nombre d’occurrences au cours desquelles le taux de variation de la chute de tension au niveau du connecteur est supérieur en valeur absolue au taux de seuil prédéterminé, on peut comparer la fréquence d’occurrence des variations à un seuil de fréquence d’occurrence, et, lorsque la fréquence d’occurrence des variations est supérieure au seuil de fréquence d’occurrence, on peut interrompre l’alimentation du dipôle chauffant et on peut émettre un message de maintenance préventive à destination de l’interface homme machine dans le cockpit et/ou à destination du centre de maintenance.
On peut déterminer le nombre d’occurrences des variations de la chute de tension sur une période de temps glissante, notamment une seconde.
Pour déterminer si le dipôle chauffant est alimenté, on peut mesurer le courant circulant dans le dipôle chauffant, on peut communiquer avec la source de puissance alimentant le dipôle chauffant ou on peut communiquer avec un moyen de commande commandant au moins un relais commandé disposé entre le dipôle chauffant et la source de puissance et/ou la source de puissance.
Le procédé peut s'appliquer de préférence à chacun des deux contacts électriques du connecteur d'alimentation du dipôle chauffant d'une vitre, et de préférence à chacune des vitres d'un aéronef intégrant un dipôle chauffant.
L’invention a également pour objet un système de surveillance d’un connecteur d’alimentation d’un dipôle chauffant d'une vitre d’un aéronef, incluant un dispositif de surveillance comprenant un moyen de calcul, une mémoire et un moyen de détermination de la tension d’au moins un contact du connecteur, le moyen de calcul étant configuré de sorte à réaliser les étapes de procédé tel que décrit ci-dessus.
On peut utiliser pour la mesure de tension un dispositif du type trois fils ou quatre fils, muni d’au moins une connexion connectée entre le connecteur d'alimentation et un conducteur du dipôle chauffant.
Un autre objet de l’invention est un aéronef muni d’un système de surveillance tel que décrit ci-dessus.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la illustre les principaux éléments d’un premier mode de réalisation d’un système de surveillance selon l’invention,
- la illustre les principaux éléments d’un deuxième mode de réalisation d’un système de surveillance selon l’invention, et
- la illustre les principales étapes d’un procédé de surveillance selon l’invention.
Le dispositif de surveillance selon l’invention est configuré pour interrompre ou interdire l’alimentation d’un dipôle chauffant d’un système de dégivrage d’une vitre d’aéronef en fonction d’une mesure de la chute de tension au travers d'un contact électrique ou de chaque contact électrique du connecteur d'alimentation du dipôle chauffant et d’une comparaison de la tension mesurée à au moins une valeur de seuil prédéterminée.
Lorsqu’un courant de forte puissance circule à travers un contact électrique dégradé, la tension mesurée au travers de ce contact électrique augmente significativement, en sorte que la puissance électrique dissipée dans le contact électrique entraîne un échauffement plus important pouvant entraîner la combustion spontanée des matériaux combustibles dans le connecteur.
On sait définir au moins un seuil de sécurité, en dessous duquel la tension du contact électrique est considérée comme normale, et au-dessus duquel la tension du contact électrique est considérée comme anormalement élevée pouvant entrainer un risque.
Le dispositif de surveillance selon l'invention surveille la tension d’au moins un contact électrique du dipôle chauffant pour couper l'alimentation du dipôle chauffant, et interdire la fonction de réchauffage de la vitre.
Dans la suite le terme contact électrique, désigne un contact électrique d'un connecteur d'alimentation de dipôle chauffant. Le connecteur comprend par ailleurs au moins deux contacts électriques qui peuvent être, selon les modes de réalisation, montés dans un même boitier ou dans deux boitiers séparés.
Un procédé et un dispositif de surveillance selon l’invention permettent d’éviter que les dégradations d’un contact électrique du connecteur d'alimentation d’un dipôle chauffant de vitre entrainent un échauffement jusqu’à des températures susceptibles d'enflammer les produits combustibles isolants utilisés dans ces connecteurs.
Un système de réchauffage de vitre d'aéronef comprend un dipôle chauffant intégré dans la vitre, muni d'un connecteur d'alimentation comprenant deux contacts électriques pour la connexion à une source de puissance et un moyen de commande de l’alimentation du dipôle chauffant.
Sur les figures 1 et 2, une vitre 1 d’aéronef est munie d’un tel dipôle chauffant 1a pourvu d’un connecteur d'alimentation 1b qui comprend dans l'exemple deux contacts électriques c1,c2, et d’un conducteur 1c disposé sur ou dans la vitre 1 d’aéronef. Ce connecteur 1b est connecté à une source de puissance 2a du système d’alimentation et de commande 2 par l’intermédiaire de deux connexions 3a,3b et de deux interrupteurs commandés 2c,2d, notamment une des connexions 3a,3b et un des interrupteurs commandés 2c,2d étant connecté à un des contacts électriques c1, c2 du connecteur. Les interrupteurs sont en pratique : un relais électromécanique ou statique, un thyristor, un transistor de puissance (IGBT) …. Ils sont commandés par un moyen de commande 2b. La source de puissance 2a est connectée au réseau d’alimentation électrique de l’aéronef 3 de sorte à convertir l’énergie prélevée du réseau d’alimentation électrique 3 afin d’alimenter le dipôle chauffant 1a. Le moyen de commande 2b est également configuré pour commander la source de puissance 2a.
Le dispositif de surveillance 4 comprend un moyen de calcul 4a et une mémoire 4b. La mémoire permet de stocker les données utilisées (les valeurs de seuils utilisées, les mesures de tension effectuées, un indicateur d'état ou de niveau de dégradation par contact électrique surveillé de connecteur(s) d'alimentation de dipôle chauffant) par le moyen de calcul pour mettre en œuvre le procédé de surveillance. Bien que n’apparaissant pas sur les figures 1 et 2, le moyen de calcul 4a est également connecté à une interface homme machine disposée dans le cockpit et, éventuellement, à des moyens de communication avec un site distant, tel qu’un site de maintenance au sol.
Les figures 1 et 2 illustrent un dispositif de surveillance selon l'invention dans un mode de réalisation prévoyant la surveillance de chacun des contacts électriques du connecteur d'alimentation 1b d'un dipôle chauffant d'une vitre. Le dispositif de surveillance 4 comprend alors avantageusement des moyens de détermination 4c,4d de la tension aux contacts de chacun des contacts électriques du dipôle chauffant considéré. L’homme du métier pourra extrapoler cet enseignement à la surveillance des contacts électriques de connecteurs d'une pluralité de dipôles chauffants, pour le chauffage d'une pluralité de vitres d'un aéronef,pouvant présenter deux contacts ou plus, sans sortir de la portée du présent document.
Notamment, les moyens de détermination de la tension 4c,4d peuvent avantageusement être mutualisés pour la surveillance des contacts électriques de plusieurs (connecteurs d'alimentation de) dipôles chauffants par l’intermédiaire d’un dispositif de multiplexage ou d’un commutateur.
Chaque moyen de détermination de la tension 4c,4d détermine la chute de tension à travers le contact électrique c1 ou c2, traversé par le courant d'alimentation du dipôle chauffant. Le moyen de calcul 4a du dispositif de surveillance 4 compare cette mesure de tension à au moins un seuil. Avantageusement, on prévoit d'utiliser au moins deux seuils, permettant une maintenance préventive : le dépassement d'un premier seuil positionne un indicateur d'état dégradé, sans interrompre l'alimentation du dipôle chauffant. Le dépassement du second seuil coupe l'alimentation du dipôle chauffant concerné pour assurer la sécurité.
Les moyens de mesure 4c,4d peuvent être des moyens de mesure de tension du type à 4 fils ou à 3 fils. La illustre des moyens de mesure de tension de type 4 fils et la illustre des moyens de mesure de tension de type 3 fils.
De manière connue, dans le cas d'une mesure quatre fils, on mesure la chute de tension au travers du contact électrique. Dans le cas d'une mesure trois fils, qui permet de réduire le nombre de fils de mesure nécessaires, on a une perte de précision puisque l'on mesure la chute de tension au travers du contact électrique, plus celle dans longueur de fil d'alimentation, entre le point de connexion au contact et le point de connexion à l'appareil de mesure de tension. En pratique le choix du type de mesure est fonction notamment de la puissance dissipée dans le dipôle chauffant concerné, qui est plus ou moins importante selon la vitre concernée (dimensions de vitre notamment) et de la longueur et de la section des fils d'alimentation entre le dispositif de commande et le contact électrique du connecteur.
Dans le cas d'un dispositif de mesure de tension du type quatre fils, le contact électrique considéré comprend trois fils connectés au dispositif de contrôle du dégivrage : le fil de puissance transportant le courant et deux fils additionnels pour la mesure de tension connectés de part et d'autre du contact électrique dans le sens du transport de courant. La mesure utilise comme quatrième fil, le fil de puissance transportant le courant de l'autre contact électrique du connecteur considéré.
Dans le cas d'un dispositif de mesure de tension du type à trois fils, un seul fil additionnel pour la mesure de tension est nécessaire par contact électrique du connecteur de dipôle chauffant.
Pour la mesure à trois fils ou à quatre fils, le ou les fils additionnels sont connectés au fil de puissance de façon non invasive. Pour réaliser cela, le fil de puissance est dénudé au point de connexion. Un connecteur adapté comprenant des éléments conducteurs est disposé sur le point de connexion dénudé, de sorte que les éléments conducteurs sont en contact avec le fil de puissance. L’habillage du connecteur permet d’isoler la partie dénudée du fil de puissance de l’environnement. Dans le cas d’une mesure à quatre fils, un tel connecteur est employé pour connecter chaque fil additionnel.
La illustre les principales étapes d’un procédé de surveillance selon l’invention.
Pour réaliser la surveillance, on définit une valeur de seuil associée à une élévation de température suffisante pour enflammer les matériaux combustibles du contact. Dans un exemple, à titre d'illustration, on définit une telle valeur de seuil de tension à 200mV, soit 10mΩ de résistance ou 4W de puissance dissipée pour un courant d’alimentation du connecteur de 20A.
Au cours d’une première étape 11, on détermine si le système de réchauffage est activé. Cela peut être réalisé en déterminant l’état passant ou non passant de l’interrupteur commandé 2c,2d.
Au cours d’une deuxième étape 12, on mesure la chute de tension à travers chaque contact du connecteur 1b. Dans des modes de réalisation particuliers, la mesure de la chute de tension est réalisée par une mesure à 4 fils ou par une mesure à 3 fils.
Au cours d’une troisième étape 13, on compare ensuite la valeur déterminée de la tension mesurée à une première valeur de seuil, dans un exemple, 180mV (correspondant à 3,6W de puissance dissipée dans le contact électrique, et une résistance du contact électrique de 9mΩ), correspondant à un seuil maximal, au-delà duquel on déclenche une mise en sécurité.
Lorsque la tension mesurée est supérieure à la première valeur de seuil, le procédé se poursuit par une quatrième étape 14 au cours de laquelle l’alimentation du dipôle chauffant 1a est interrompue, correspondant à la mise en sécurité. Un indicateur d'alerte correspondant peut être positionné ou un signal d’erreur peut en outre être émis, à destination de l’interface homme machine IHM dans le cockpit et/ou à destination d’un centre de maintenance au sol.
Dans un mode de réalisation particulier, on définit une deuxième valeur de seuil, inférieure à la première valeur de seuil associé à une maintenance préventive, correspondant à l'activation d'un indicateur ou signal correspondant, à destination de l'équipage et/ou d'un centre de maintenance au sol, le dipôle chauffant concerné restant alimenté, lui permettant d'assurer sa fonction en vol.
Plus précisément, et à titre d'illustration en reprenant les valeurs utilisées ci-avant pour la première valeur de seuil, la deuxième valeur de seuil peut-être de 100mV pour un courant d’alimentation de 20A. Lorsque cette deuxième valeur de seuil est franchie, l’alimentation du dipôle chauffant reste effective mais un indicateur/signal/message de maintenance préventive est activé/émis. On notera que la première valeur de seuil Vseuil1 et la deuxième valeur de seuil Vseuil2 peuvent être déterminées en fonction de la résistance nominale Rnom de contact et du courant d’alimentation Ialim du dipôle chauffant 1a.
Dans un perfectionnement de l'invention, le procédé de surveillance utilise un indicateur de surveillance supplémentaire, fourni par une étape de détection et de comptage d'arcs électriques au niveau du contact électrique, de préférence de chaque contact électrique, du détecteur.
En effet, la formation d’un arc électrique au niveau du contact électrique dégradé entraine des variations rapides et répétées de la conductivité électrique se traduisant par des brusques variations successives négatives et positives de la tension mesurée. Une analyse spectrale de ce signal ou, plus simplement, une dérivation (mathématique) du signal de mesure de la tension de contact permettent de détecter ces variations brusques. Un comptage peut alors y être associé.
Enfin, on peut comparer le nombre de variations brusques par période de temps à une valeur de seuil de nombre de variations brusques. Lorsque la valeur déterminée dépasse la valeur de seuil, correspondant à une augmentation de la fréquence du nombre d'arcs électriques détectés, on considère qu’un risque de feu existe. L’alimentation du dipôle chauffant concerné est alors interrompue, permettant une mise en sécurité. Un indicateur correspondant peut être renseigné.
En pratique, il faut tenir compte des variations normales de la tension issue du réseau d'alimentation de l'avion, de l'ordre de +/-10% maximum de la tension nominale, 200 volts par exemple.
Il convient ainsi de filtrer le signal mesuré aux bornes du contact électrique, pour éliminer les variations rapides dues aux variations normales de la tension du réseau avion.
Si on reprend en exemple, le cas expliqué dans la partie introductive d'un dipôle chauffant alimenté avec un courant de 20ARMS et d'un contact électrique dégradé, tel que sa résistance est égale à 5mΩ (au lieu de 1mΩ). On a vu que la chute de tension aux contacts du contact électrique dégradé est alors sensiblement égale à .
La détection d'arcs intermittents sur un contact tel qu'exposé ci-dessus, consiste de détecter et comptabiliser des variations brusques (rapides) de la chute de tension à ses bornes. Pour être fiable, il faut tenir compte (en les filtrant) des variations normales de la tension de réseau d’alimentations, typiquement de +/-10% maximum qui font varier dans les même proportions le courant et la chute de tension à travers le contact électrique.
Pour garantir la fiabilité de l'indicateur de surveillance supplémentaire du contact électrique, on ne considère ainsi que les variations d'amplitude significativement supérieures à +/-10%. Dans un exemple, on ne considère que des variations d'amplitude supérieures en valeur absolue à 20%.
Également, ne doivent être comptabilisées que des variations rapides ou brusques correspondant à la durée d'un arc, typiquement inférieure à 1 ms.
Ainsi donc dans notre exemple, toute variation supérieure à (100mV x 0,2 )/ms sera comptabilisée comme un arc la détection ( soit un seuil de détection dV/dt à 20V/s).
Également, on pourra retenir comme seuil fiable de mise en sécurité, un minimum de 5 arcs par période de 1 seconde glissante.
Claims (11)
- Procédé de surveillance d’un connecteur d'alimentation (1b) d’un dipôle chauffant (1a) disposé dans au moins une vitre (1) d’un aéronef, le connecteur d'alimentation (1b) comportant au moins deux contacts électriques (c1,c2) pour l'alimentation du dipôle chauffant (1a) à travers un dispositif de commande (2) comprenant au moins un interrupteur commandé (2c,2d) commandant l'alimentation du dipôle, un dispositif de surveillance (4) étant muni de moyens de mesure (4c,4d) de la chute de tension à travers au moins un contact électrique (c1,c2) du connecteur d'alimentation , le procédé comprenant les étapes suivantes :
- détermination que le dipôle chauffant (1a) est alimenté,
- mesure de la chute de tension à travers un contact électrique du connecteur d'alimentation (1b),
- comparaison de la tension mesurée à une première valeur de seuil prédéterminée,
- lorsque la tension mesurée est supérieure à la première valeur de seuil prédéterminée, modification d'une information d'état du contact, indiquant un état dégradé.
- Procédé selon la revendication 1, dans lequel on définit une deuxième valeur de seuil inférieure à la première valeur de seuil, on détermine si la tension mesurée est inférieure à la première valeur de seuil et supérieure à la deuxième valeur de seuil, si tel est le cas, on maintient l’alimentation du dipôle chauffant (1a) et on émet un message de maintenance préventive à destination de l’interface homme machine dans le cockpit et/ou à destination du centre de maintenance.
- Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel lorsque la tension mesurée est supérieure à la première valeur de seuil, on interrompt l’alimentation du dipôle chauffant en commutant un interrupteur d’alimentation du dipôle chauffant de sorte qu’il soit non passant.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel on détermine si la chute de tension au niveau du connecteur d'alimentation (1b) subit un taux de variation supérieur à un taux de variation de seuil prédéterminé associé à la formation d’arc électriques, puis on réalise un comptage du nombre d’occurrences au cours desquelles le taux de variation de la chute de tension au niveau du connecteur est supérieur en valeur absolue au taux de seuil prédéterminé, on compare la fréquence d’occurrence des variations à un seuil de fréquence d’occurrence, et, lorsque la fréquence d’occurrence des variations est supérieure au seuil de fréquence d’occurrence, on interrompt l’alimentation du dipôle chauffant et on émet un message de maintenance préventive à destination de l’interface homme machine dans le cockpit et/ou à destination du centre de maintenance.
- Procédé selon la revendication 4, dans lequel le comptage du nombre d’occurrences des variations de la chute de tension est réalisé sur une période de temps glissante, notamment une seconde.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel, pour déterminer si le dipôle chauffant (1a) est alimenté, on mesure le courant circulant dans le dipôle chauffant (1a), on communique avec la source de puissance (2a) alimentant le dipôle chauffant (1a) ou on communique avec un moyen de commande (2b) commandant au moins un relais commandé disposé entre le dipôle chauffant (1a) et la source de puissance (2a) et/ou la source de puissance (2a).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel on mesure la chute de tension à travers un contact d’un connecteur (1b) par une mesure à trois fils ou une mesure à quatre fils.
- Système de surveillance d’un connecteur d’alimentation d’un dipôle chauffant (1a) d’une vitre (1) d’un aéronef, incluant un dispositif de surveillance (4) comprenant un moyen de calcul (4a), une mémoire (4b) et un moyen de détermination (4c,4d) de la tension d’au moins un contact du connecteur d’alimentation (1b), le moyen de calcul (4a) étant configuré de sorte à réaliser les étapes de procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
- Système de surveillance selon la revendication 8, dans lequel un dispositif de mesure (4c,4d) de tension est un dispositif de mesure de tension à quatre fils, muni de deux connexions connectées respectivement de part et d’autre d’un contact du connecteur d'alimentation (1b).
- Système de surveillance selon la revendication 8, dans lequel un dispositif de mesure (4c,4d) de tension est un dispositif de mesure de tension à trois fils, muni d’une connexion connectée entre le connecteur d'alimentation (1b) et un conducteur (1c) du dipôle chauffant (1a).
- Aéronef muni d’un système de surveillance selon l’une quelconque des revendications 8 à 10.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2202368A FR3133676B1 (fr) | 2022-03-17 | 2022-03-17 | Dispositif et procédé de surveillance d’au moins un contact d’un dipôle chauffant d'une vitre d’aéronef. |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2202368 | 2022-03-17 | ||
| FR2202368A FR3133676B1 (fr) | 2022-03-17 | 2022-03-17 | Dispositif et procédé de surveillance d’au moins un contact d’un dipôle chauffant d'une vitre d’aéronef. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3133676A1 true FR3133676A1 (fr) | 2023-09-22 |
| FR3133676B1 FR3133676B1 (fr) | 2024-05-10 |
Family
ID=82483112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2202368A Active FR3133676B1 (fr) | 2022-03-17 | 2022-03-17 | Dispositif et procédé de surveillance d’au moins un contact d’un dipôle chauffant d'une vitre d’aéronef. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3133676B1 (fr) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0325145A1 (fr) * | 1988-01-15 | 1989-07-26 | Ppg Industries, Inc. | Détecteur de coupure pour une vitre chauffée |
| US20100084389A1 (en) * | 2002-02-11 | 2010-04-08 | Petrenko Victor F | Systems And Methods For Modifying An Ice-To-Object Interface |
| US20120234816A1 (en) * | 2002-02-11 | 2012-09-20 | The Trustees Of Dartmouth College | Systems And Methods For Windshield Deicing |
| US20130075531A1 (en) * | 2008-12-30 | 2013-03-28 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Electric circuit and sensor for detecting arcing and a transparency having the circuit and sensor |
-
2022
- 2022-03-17 FR FR2202368A patent/FR3133676B1/fr active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0325145A1 (fr) * | 1988-01-15 | 1989-07-26 | Ppg Industries, Inc. | Détecteur de coupure pour une vitre chauffée |
| US20100084389A1 (en) * | 2002-02-11 | 2010-04-08 | Petrenko Victor F | Systems And Methods For Modifying An Ice-To-Object Interface |
| US20120234816A1 (en) * | 2002-02-11 | 2012-09-20 | The Trustees Of Dartmouth College | Systems And Methods For Windshield Deicing |
| US20130075531A1 (en) * | 2008-12-30 | 2013-03-28 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Electric circuit and sensor for detecting arcing and a transparency having the circuit and sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3133676B1 (fr) | 2024-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR3010531A1 (fr) | Procede de determination d'une cause de perte de tension en aval d'un disjoncteur, appareil auxiliaire pour disjoncteur, systeme electrique comportant un disjoncteur et un tel appareil auxiliaire | |
| EP2745304A1 (fr) | Dispositif de surveillance thermique des bornes d'un dispositif de connexion électrique avec commutateur a la masse | |
| CA2862849A1 (fr) | Dispositif et procede de securite pour installation electrique | |
| EP3707521A1 (fr) | Procede de detection de l'etat d'un appareil de protection electrique dans une installation electrique et dispositif de detection mettant en oeuvre ledit procede | |
| WO2001011377A1 (fr) | Procede et dispositif pour determiner individuellement l'etat de vieillissement d'un condensateur | |
| EP3413419B1 (fr) | Liaison électrique comprenant un dispositif de protection électrique - test d'intégrité | |
| EP2927928B1 (fr) | Procede de determination d'une surchauffe d'au moins une borne de connexion d'un dispositif electrique, appareil auxiliaire associe, et systeme electrique comprenant un tel dispositif electrique et un tel appareil auxiliaire | |
| EP1034592B1 (fr) | Reseau electrique de puissance comprenant un dispositif de precharge et une charge capacitive | |
| FR3133676A1 (fr) | Dispositif et procédé de surveillance d’au moins un contact d’un dipôle chauffant d'une vitre d’aéronef. | |
| EP1870976A2 (fr) | Dispositif de protection contre les surtensons à capacité améliorée de mise en sécurité par déconnexion et procédé correspondant | |
| EP3384593B1 (fr) | Procédé et dispositif de détection d'un arc électrique parasite dans une installation photovoltaïque | |
| EP0715172A1 (fr) | Appareil de contrÔle pour socle de prise de courant à contact de terre | |
| EP3384595B1 (fr) | Procédé et dispositif d'évaluation de l'énergie produite par un arc electrique dans une installation photovoltaïque | |
| EP2963755B1 (fr) | Système de surveillance d'une batterie de condensateurs et installation électrique comportant un tel système | |
| WO2017093422A1 (fr) | Procede et dispositif d'evaluation de l'energie produite par un arc electrique dans une installation photovoltaïque | |
| EP0539301A1 (fr) | Dispositif de couplage d'une source extérieure d'alimentation en énergie électrique à un avion au sol | |
| EP2991180B1 (fr) | Circuit d'isolation électrique pour dispositifs électriques connectés en réseau, et procédé de commande d'un tel circuit | |
| EP1544049A1 (fr) | Système de contrôle de l'alimentation en énergie d'organes fonctionnels d'un réseau de bord de véhicules | |
| BE1014436A3 (fr) | Systeme de detection d'arrachement de cables dans les reseaux moyenne tension, et procede de modification d'un systeme existant. | |
| FR3064414A1 (fr) | Appareil de coupure de courant electrique comportant un afficheur a cristaux liquides et un mecanisme presseur | |
| WO2022263732A1 (fr) | Procede de protection d'un circuit de batterie avec detection d'une liaison electrique vissee defectueuse | |
| FR2502411A1 (fr) | Dispositif de detection d'anomalies de conduction dans un circuit electrique | |
| EP3201576B1 (fr) | Dispositif de détection de flux d'air | |
| FR2750246A1 (fr) | Procede de surveillance d'un disjoncteur haute tension a circuit hydraulique de commande | |
| FR2872581A1 (fr) | Dispositif de test du fonctionnement d'un controleur d'isolement d'installations electriques |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20230922 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |