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FR3152080A1 - ELECTRIC POWER CONTACTOR EQUIPPED WITH AN OPTICAL PROTECTION DEVICE - Google Patents

ELECTRIC POWER CONTACTOR EQUIPPED WITH AN OPTICAL PROTECTION DEVICE Download PDF

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Publication number
FR3152080A1
FR3152080A1 FR2308614A FR2308614A FR3152080A1 FR 3152080 A1 FR3152080 A1 FR 3152080A1 FR 2308614 A FR2308614 A FR 2308614A FR 2308614 A FR2308614 A FR 2308614A FR 3152080 A1 FR3152080 A1 FR 3152080A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
electrical
power contactor
electrical power
optical detector
contactor
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.)
Pending
Application number
FR2308614A
Other languages
French (fr)
Inventor
Eric GUILLARD
Guillaume PRIEUR du PERRAY
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Electrical and Power SAS
Original Assignee
Safran Electrical and Power SAS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Electrical and Power SAS filed Critical Safran Electrical and Power SAS
Priority to FR2308614A priority Critical patent/FR3152080A1/en
Priority to PCT/EP2024/068549 priority patent/WO2025031673A1/en
Publication of FR3152080A1 publication Critical patent/FR3152080A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02Details
    • H01H33/26Means for detecting the presence of an arc or other discharge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/50Means for detecting the presence of an arc or discharge
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H02H1/0015Using arc detectors
    • H02H1/0023Using arc detectors sensing non electrical parameters, e.g. by optical, pneumatic, thermal or sonic sensors

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  • Keying Circuit Devices (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Abstract

L'invention porte sur un contacteur électrique de puissance (13) comportant: - une chambre de coupure (15), - au moins un contact fixe (16.1, 16.2) disposé à l'intérieur de la chambre de coupure (15), et - un contact mobile (17) apte à se déplacer entre: - une position fermée dans laquelle le contact mobile (17) est en contact avec le contact fixe (16.1, 16.2), - une position ouverte dans laquelle le contact mobile (17) est éloigné du contact fixe (16.1, 16.2), - un détecteur optique (20) disposé à l'intérieur ou à proximité de la chambre de coupure (15), - un organe de coupure électrique (21), et - un dispositif de commande (25) configuré pour activer l'organe de coupure électrique (21) lorsqu'une durée d'un arc électrique détecté par le détecteur optique (20) est supérieure à un temps de réponse à l'ouverture nominal du contacteur électrique de puissance (13). Figure pour abrégé: Figure 3 The invention relates to an electrical power contactor (13) comprising: - a breaking chamber (15), - at least one fixed contact (16.1, 16.2) arranged inside the breaking chamber (15), and - a movable contact (17) capable of moving between: - a closed position in which the movable contact (17) is in contact with the fixed contact (16.1, 16.2), - an open position in which the movable contact (17) is distant from the fixed contact (16.1, 16.2), - an optical detector (20) arranged inside or near the breaking chamber (15), - an electrical cut-off member (21), and - a control device (25) configured to activate the electrical cut-off member (21) when a duration of an electric arc detected by the optical detector (20) is greater than a nominal opening response time of the electrical power contactor (13). Figure for short: Figure 3

Description

CONTACTEUR ÉLECTRIQUE DE PUISSANCE MUNI D'UN DISPOSITIF DE PROTECTION OPTIQUEELECTRIC POWER CONTACTOR EQUIPPED WITH AN OPTICAL PROTECTION DEVICE

La présente invention porte sur un contacteur électrique de puissance muni d'un dispositif de protection optique. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine de l'aéronautique avec les contacteurs utilisés avec des moteurs électriques de propulsion d'aéronef mettant en œuvre des niveaux de tension continus électrique élevés de plusieurs centaines de volts.The present invention relates to an electrical power contactor provided with an optical protection device. The invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application in the field of aeronautics with contactors used with electric aircraft propulsion motors implementing high direct electrical voltage levels of several hundred volts.

De façon connue en soi, un contacteur électrique de puissance disposant d’une chambre de coupure pour courant continu bidirectionnel comporte généralement:
- deux contacts fixes, et
- un contact mobile conçu pour se déplacer entre:
une position fermée dans laquelle le contact mobile est en contact avec les contacts fixes, et
une position ouverte dans laquelle le contact mobile est éloigné des contacts fixes.
As is known per se, an electrical power contactor having a cut-off chamber for bidirectional direct current generally comprises:
- two fixed contacts, and
- a movable contact designed to move between:
a closed position in which the movable contact is in contact with the fixed contacts, and
an open position in which the moving contact is away from the fixed contacts.

Une telle chambre de coupure est dite à "double coupure" car le contact mobile se sépare de deux contacts fixes.Such an extinguishing chamber is called "double-breaking" because the moving contact separates from two fixed contacts.

Lors de l’ouverture de la chambre de coupure, un arc électrique survient entre le contact mobile et chaque zone de contact. Ces arcs électriques sont susceptibles de générer un départ de feu si le contacteur ne parvient pas à les éteindre lors de l’ouverture du circuit.When the arc chute opens, an electric arc occurs between the moving contact and each contact zone. These electric arcs are likely to cause a fire if the contactor fails to extinguish them when the circuit is opened.

Par ailleurs, lors d’un court-circuit de forte valeur, les contacts électriques d’un contacteur sont soumis à des efforts de répulsion importants qui peuvent entrainer la séparation du contact mobile par rapport aux contacts fixes. Ce phénomène, dit "de lévitation du contact mobile" peut occasionner une soudure des contacts conduisant directement, ou lors de la manœuvre à l’ouverture du contacteur, à un départ de feu.Furthermore, during a high-value short circuit, the electrical contacts of a contactor are subjected to significant repulsion forces which can cause the moving contact to separate from the fixed contacts. This phenomenon, known as "moving contact levitation", can cause the contacts to weld, leading directly, or during the opening operation of the contactor, to a fire.

En effet, lors d'un court-circuit, les forces de Laplace s’opposent au ressort qui maintient les contacts en pression, de sorte que les contacts s’écartent les uns des autres. Cela conduit à la création d'un arc électrique ayant une densité de courant telle que les matériaux de contact fondent et se collent ensemble. Si le court-circuit perdure, l’échauffement détruit la zone de contact amenant à un départ de feu. Lors de l’ouverture ultérieure du contacteur, le problème peut également survenir dans la mesure où si le ressort de rappel du contacteur ne peut écarter que partiellement les contacts les uns des autres, l’arc électrique s’installe et ne peut pas être interrompu, ce qui engendre également un départ de feu.In fact, during a short circuit, the Laplace forces oppose the spring that holds the contacts under pressure, so that the contacts move apart from each other. This leads to the creation of an electric arc with a current density such that the contact materials melt and stick together. If the short circuit continues, the heating destroys the contact area leading to a fire. When the contactor is subsequently opened, the problem can also arise in that if the contactor's return spring can only partially move the contacts apart from each other, the electric arc sets in and cannot be interrupted, which also causes a fire.

La montre un circuit électrique 10 comportant une source de tension électrique 11 ayant une borne HV+ et une borne HV-. La source de tension électrique 11 est reliée à une charge électrique 12. Un contacteur 13 unipolaire est relié électriquement en série avec la charge électrique 12. Il est possible de détecter un court-circuit susceptible de générer une défaillance par une surveillance de tension 14 en aval du contacteur 13 au-delà d’un temps d’ouverture nominal du contacteur 13. Si la panne est confirmée alors le défaut doit pouvoir être identifié et supprimé (on dit aussi clarifié) avec un temps de réponse très court, typiquement de l’ordre d’une dizaine de millisecondes. On entend par "supprimer" ou "clarifier" un défaut, le fait d’activer, suite à la détection du défaut, un organe de coupure électrique prévu en série avec le contacteur.There shows an electrical circuit 10 comprising an electrical voltage source 11 having an HV+ terminal and an HV- terminal. The electrical voltage source 11 is connected to an electrical load 12. A single-pole contactor 13 is electrically connected in series with the electrical load 12. It is possible to detect a short circuit likely to generate a failure by monitoring the voltage 14 downstream of the contactor 13 beyond a nominal opening time of the contactor 13. If the failure is confirmed, then the fault must be able to be identified and eliminated (also called clarified) with a very short response time, typically of the order of ten milliseconds. By "eliminating" or "clarifying" a fault, we mean the act of activating, following detection of the fault, an electrical cut-off device provided in series with the contactor.

La montre un circuit électrique 10 comportant des sources de tension électriques 11.1, 11.2 connectées électriquement à une masse commune et ayant une borne HV+ et une borne HV-. Un contacteur 13 bipolaire est apte à établir ou couper la connexion électrique avec les deux bornes du circuit électrique 10. Pour un tel circuit, la surveillance de tension 14 est plus délicate, car si un des contacts de puissance est en défaut mais que le deuxième est opérationnel, il existe une panne cachée, dans la mesure où pendant l’ouverture, le contact fonctionnel va couper le courant du circuit et ainsi masquer le problème du contact défaillant. Cela est dû au fait que les deux contacts de puissance sont mécaniquement dépendants. Cette particularité impose un nombre important de mesures de tension afin d'obtenir une image complète de l’état des contacts, ce qui induit une complexité de câblage et de surveillance associée.There shows an electrical circuit 10 comprising electrical voltage sources 11.1, 11.2 electrically connected to a common ground and having an HV+ terminal and an HV- terminal. A bipolar contactor 13 is capable of establishing or breaking the electrical connection with the two terminals of the electrical circuit 10. For such a circuit, voltage monitoring 14 is more delicate, because if one of the power contacts is faulty but the second is operational, there is a hidden fault, since during opening, the functional contact will cut off the current from the circuit and thus mask the problem of the faulty contact. This is due to the fact that the two power contacts are mechanically dependent. This particularity requires a significant number of voltage measurements in order to obtain a complete image of the state of the contacts, which induces a complexity of wiring and associated monitoring.

Il existe donc le besoin d'une solution simple et robuste de détection d'une défaillance liée à la présence d'un arc électrique susceptible d’occasionner un départ de feu, permettant une détection d’un défaut et la mise en œuvre d’une solution de secours le tout en un temps très court.There is therefore a need for a simple and robust solution for detecting a fault linked to the presence of an electric arc likely to cause a fire, allowing the detection of a fault and the implementation of a backup solution, all in a very short time.

L'invention vise à combler efficacement ce besoin en proposant un contacteur électrique de puissance comportant:
- une chambre de coupure,
- au moins un contact fixe disposé à l'intérieur de la chambre de coupure, et
- un contact mobile apte à se déplacer entre:
- une position fermée dans laquelle le contact mobile est en contact avec le contact fixe,
- une position ouverte dans laquelle le contact mobile est éloigné du contact fixe,
- un détecteur optique disposé à l'intérieur ou à proximité de la chambre de coupure,
- un organe de coupure électrique, et
- un dispositif de commande configuré pour activer l'organe de coupure électrique lorsqu'une durée d'un arc électrique détecté par le détecteur optique est supérieure à un temps de réponse à l’ouverture nominal du contacteur électrique de puissance.
The invention aims to effectively meet this need by proposing an electrical power contactor comprising:
- a cut-off chamber,
- at least one fixed contact arranged inside the breaking chamber, and
- a mobile contact capable of moving between:
- a closed position in which the moving contact is in contact with the fixed contact,
- an open position in which the moving contact is moved away from the fixed contact,
- an optical detector located inside or near the interrupting chamber,
- an electrical cut-off device, and
- a control device configured to activate the electrical cut-off device when the duration of an electrical arc detected by the optical detector is greater than a nominal opening response time of the electrical power contactor.

L'invention permet ainsi, grâce à la fonction de surveillance optique de la chambre de coupure, de garantir la détection d'un défaut du contacteur et une protection efficace et distincte de la fonction de commutation principale. En effet, l’arc électrique génère un flash lumineux large spectre ayant une amplitude lumineuse forte ainsi qu'une durée suffisamment discriminantes pour que l'arc électrique soit détectable par le détecteur optique. L'invention présente également l'avantage de pouvoir être mise en œuvre de façon simple et robuste.The invention thus makes it possible, thanks to the optical monitoring function of the breaking chamber, to guarantee the detection of a fault in the contactor and effective protection distinct from the main switching function. Indeed, the electric arc generates a broad spectrum light flash having a high light amplitude as well as a duration sufficiently discriminating for the electric arc to be detectable by the optical detector. The invention also has the advantage of being able to be implemented in a simple and robust manner.

Selon une réalisation de l'invention, le temps de réponse nominal à l’ouverture est de l'ordre de 30ms.According to one embodiment of the invention, the nominal response time upon opening is of the order of 30ms.

Selon une réalisation de l'invention, l'organe de coupure électrique est un interrupteur pyrotechnique.According to one embodiment of the invention, the electrical cut-off member is a pyrotechnic switch.

Selon une réalisation de l'invention, le détecteur optique est choisi parmi un phototransistor, une résistance photosensible, une photodiode ou une fibre optique.According to one embodiment of the invention, the optical detector is chosen from a phototransistor, a photosensitive resistor, a photodiode or an optical fiber.

Selon une réalisation de l'invention, le dispositif de commande est configuré pour mettre en œuvre une fonction de surveillance d'un bon fonctionnement d'une chaîne de détection allant du détecteur optique jusqu'au dispositif de commande.According to one embodiment of the invention, the control device is configured to implement a function of monitoring the proper operation of a detection chain going from the optical detector to the control device.

Selon une réalisation de l'invention, le dispositif de commande est configuré pour émettre un signal de défaut dans le cas où aucun arc électrique n’est détecté par le détecteur optique lors de l’ouverture du contacteur.According to one embodiment of the invention, the control device is configured to emit a fault signal in the event that no electric arc is detected by the optical detector when the contactor opens.

Selon une réalisation de l'invention, ledit contacteur électrique de puissance comporte un moyen d'émission d'une lumière artificielle disposé à proximité du détecteur optique.According to one embodiment of the invention, said electrical power contactor comprises a means for emitting artificial light arranged near the optical detector.

Selon une réalisation de l'invention, ledit contacteur électrique de puissance est de type électromécanique.According to one embodiment of the invention, said electrical power contactor is of the electromechanical type.

L'invention a également pour objet un circuit électrique comportant une source de tension électrique, une charge électrique et un contacteur électrique de puissance tel que précédemment défini.The invention also relates to an electrical circuit comprising an electrical voltage source, an electrical load and an electrical power contactor as previously defined.

Selon une réalisation de l'invention, l'organe de coupure électrique est monté électriquement en série avec le contacteur électrique.According to one embodiment of the invention, the electrical cut-off member is electrically mounted in series with the electrical contactor.

La présente invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentés à titre d’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquelles:The present invention will be better understood and other characteristics and advantages will become apparent upon reading the detailed description which follows, comprising embodiments given for illustrative purposes with reference to the appended figures, presented as non-limiting examples, which may serve to complete the understanding of the present invention and the description of its embodiment and, where appropriate, contribute to its definition, in which:

La , déjà décrite, est un schéma électrique illustrant un défaut de coupure d'arc dans le cas d'un contacteur électrique de type unipolaire; There , already described, is an electrical diagram illustrating an arc-breaking fault in the case of a single-pole type electrical contactor;

La , déjà décrite, est un schéma électrique illustrant un défaut de coupure d'arc dans le cas d'un contacteur électrique de type bipolaire; There , already described, is an electrical diagram illustrating an arc-breaking fault in the case of a bipolar type electrical contactor;

La est un schéma d'un circuit électrique comportant un contacteur électrique de puissance de type unipolaire muni d'un dispositif de protection optique selon la présente invention; There is a diagram of an electrical circuit comprising a single-pole type electrical power contactor provided with an optical protection device according to the present invention;

La est une représentation schématique fonctionnelle détaillée du dispositif de commande apte à piloter un organe de coupure électrique selon la présente invention; There is a detailed functional schematic representation of the control device capable of controlling an electrical cut-off device according to the present invention;

La est une représentation schématique fonctionnelle détaillée d'une variante d'un dispositif de commande d'un dispositif de protection optique selon l'invention intégrant une fonction de détection du bon fonctionnement de la chaîne de détection; There is a detailed functional schematic representation of a variant of a control device of an optical protection device according to the invention integrating a function of detecting the correct operation of the detection chain;

La est un schéma électrique illustrant une variante de réalisation d'un contacteur électrique de puissance de type unipolaire à simple contact muni d'un dispositif de protection optique selon la présente invention. There is an electrical diagram illustrating an alternative embodiment of a single-pole, single-contact power electrical contactor provided with an optical protection device according to the present invention.

Il est à noter que, sur les figures, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.It should be noted that, in the figures, the structural and/or functional elements common to the different embodiments may have the same references. Thus, unless otherwise stated, such elements have identical structural, dimensional and material properties.

La montre un circuit électrique 10 comportant une source de tension électrique 11 ayant une borne HV+ et une borne HV- et reliée à une charge électrique 12. En l'occurrence, la source de tension électrique 11 est une source haute tension à courant continu.There shows an electrical circuit 10 comprising an electrical voltage source 11 having an HV+ terminal and an HV- terminal and connected to an electrical load 12. In this case, the electrical voltage source 11 is a high voltage direct current source.

Un contacteur électrique de puissance 13 est relié électriquement en série avec la charge électrique 12. Le contacteur électrique de puissance 13 comporte une chambre de coupure 15, et des contacts séparables, dans l’exemple deux contacts fixes 16.1, 16.2 et un contact mobile 17. Les deux contacts fixes 16.1, 16.2 sont disposés à l'intérieur de la chambre de coupure 15. Le contact mobile 17 est apte à se déplacer entre une position fermée dans laquelle le contact mobile 17 est en contact avec les contacts fixes 16.1, 16.2, respectivement en des premières et deuxièmes zones de contact, et une position ouverte dans laquelle le contact mobile 17 est éloigné des contacts fixes 16.1, 16.2.An electrical power contactor 13 is electrically connected in series with the electrical load 12. The electrical power contactor 13 comprises a breaking chamber 15, and separable contacts, in the example two fixed contacts 16.1, 16.2 and a movable contact 17. The two fixed contacts 16.1, 16.2 are arranged inside the breaking chamber 15. The movable contact 17 is able to move between a closed position in which the movable contact 17 is in contact with the fixed contacts 16.1, 16.2, respectively in first and second contact zones, and an open position in which the movable contact 17 is distant from the fixed contacts 16.1, 16.2.

Le contacteur électrique de puissance 13 peut être de type électromécanique. Dans ce cas, le déplacement du contact mobile 17 est commandé par un organe de commande, tel qu'une bobine associée à une palette ou un moteur électrique.The electrical power contactor 13 may be of the electromechanical type. In this case, the movement of the movable contact 17 is controlled by a control member, such as a coil associated with a vane or an electric motor.

En outre, un détecteur optique 20 est disposé à l'intérieur ou à proximité de la chambre de coupure 15. En effet, l’arc électrique peut être visible au travers du matériau de la chambre de coupure 15 ou, lorsque celle-ci n’est pas hermétique par un interstice constitué par exemple par un jeu dans la chambre de coupure 15 ou un espace ménagé à cet effet. Dans ce cas, le détecteur optique 20 est disposé à l'extérieur et à proximité de la chambre de coupure 15 de façon à pouvoir capter l'illumination de l'arc électrique.In addition, an optical detector 20 is arranged inside or near the extinguishing chamber 15. Indeed, the electric arc can be visible through the material of the extinguishing chamber 15 or, when the latter is not hermetic, through a gap constituted for example by a clearance in the extinguishing chamber 15 or a space provided for this purpose. In this case, the optical detector 20 is arranged outside and near the extinguishing chamber 15 so as to be able to capture the illumination of the electric arc.

Le détecteur optique 20 est choisi parmi: un phototransistor, une résistance photosensible, une photodiode ou une fibre optique. En particulier, la fibre optique nue est un capteur naturellement omnidirectionnel ayant l'avantage de présenter une grande surface de détection peu sensible aux phénomènes d’encrassement, tels que des dépôts de suies ou des projections métalliques. La chaîne de détection optique, allant du détecteur optique jusqu'au dispositif de commande permet de capturer et détecter le flash électrique dans un temps compatible avec le temps attendu d’apparition du défaut du contacteur 13.The optical detector 20 is chosen from: a phototransistor, a photosensitive resistor, a photodiode or an optical fiber. In particular, the bare optical fiber is a naturally omnidirectional sensor having the advantage of having a large detection surface that is not very sensitive to fouling phenomena, such as soot deposits or metal projections. The optical detection chain, going from the optical detector to the control device, makes it possible to capture and detect the electric flash in a time compatible with the expected time for the fault in the contactor 13 to appear.

Il est également prévu un organe de coupure électrique 21 prenant avantageusement la forme d'un interrupteur pyrotechnique dénommé "pyroswitch" selon la terminologie anglosaxonne. Lorsque l'interrupteur pyrotechnique 21 est activé, une charge pyrotechnique permet d’ouvrir le circuit électrique 10, en particulier la connexion électrique entre la source de tension électrique 11 et la charge électrique 12 de manière rapide et efficace. L'interrupteur pyrotechnique 21 est monté électriquement en série avec le contacteur électrique 13. L'activation de l'interrupteur pyrotechnique 21 est effectuée via une résistance de déclenchement 23 reliée électriquement à un dispositif de commande 25 décrit plus en détails ci-après appartenant à un circuit électrique distinct du circuit 10. En variante, l'organe de coupure électrique 21 peut prendre la forme d'un contacteur additionnel, tel qu'un contacteur électromécanique.An electrical cut-off member 21 is also provided, advantageously taking the form of a pyrotechnic switch called a "pyroswitch" according to English terminology. When the pyrotechnic switch 21 is activated, a pyrotechnic charge makes it possible to open the electrical circuit 10, in particular the electrical connection between the electrical voltage source 11 and the electrical charge 12 quickly and efficiently. The pyrotechnic switch 21 is electrically connected in series with the electrical contactor 13. The activation of the pyrotechnic switch 21 is carried out via a trigger resistor 23 electrically connected to a control device 25 described in more detail below belonging to an electrical circuit distinct from the circuit 10. As a variant, the electrical cut-off member 21 can take the form of an additional contactor, such as an electromechanical contactor.

Le dispositif de commande 25 est configuré pour activer l'organe de coupure électrique 21 lorsque la durée d'un arc électrique est supérieure à un temps de réponse à l’ouverture nominal du contacteur 13. A cet effet, comme cela est visible sur la , le dispositif de commande 25 comporte un module de mise en forme 25.1 destiné à traiter, notamment filtrer, le signal électrique généré par le détecteur optique 20 pour isoler le signal correspondant à l'arc électrique généré par le contacteur 13. En outre, un module de supervision 25.2 est apte à effectuer une comparaison entre la durée de la détection de l'arc électrique et le temps de réponse à l’ouverture nominal du contacteur 13. Un module de commande 25.3 est apte à générer un courant circulant à travers la résistance de déclenchement 23 activant l'interrupteur pyrotechnique 21 en cas de besoin, en particulier si la durée de détection de l'arc électrique est supérieure au temps de réponse à l’ouverture nominal du contacteur 13.The control device 25 is configured to activate the electrical cut-off member 21 when the duration of an electric arc is greater than a nominal opening response time of the contactor 13. For this purpose, as can be seen in the , the control device 25 comprises a shaping module 25.1 intended to process, in particular filter, the electrical signal generated by the optical detector 20 to isolate the signal corresponding to the electric arc generated by the contactor 13. In addition, a supervision module 25.2 is able to perform a comparison between the duration of the detection of the electric arc and the nominal opening response time of the contactor 13. A control module 25.3 is able to generate a current flowing through the trigger resistor 23 activating the pyrotechnic switch 21 if necessary, in particular if the duration of detection of the electric arc is greater than the nominal opening response time of the contactor 13.

On décrit ci-après le cas de fonctionnement nominal du contacteur électrique de puissance 13. Lors de sa fermeture, le contacteur 13 permet de connecter électriquement la source de tension électrique 11 avec la charge électrique 12. Le contacteur 13 est capable de résister aux passages de courant, tels que cela est spécifié dans sa fiche technique. Lors de l’ouverture du contacteur 13, des arcs électriques se produisent entre les contacts fixes 16.1, 16.2 et le contact mobile 17 ayant une durée de quelques millisecondes. Lorsque la valeur de force contre-électromotrice de ces arcs additionnés atteint la valeur de la tension du réseau alors le courant s’annule et le circuit électrique 10 est dit ouvert.The nominal operating case of the electrical power contactor 13 is described below. When it closes, the contactor 13 makes it possible to electrically connect the electrical voltage source 11 with the electrical load 12. The contactor 13 is capable of withstanding current flows, as specified in its technical data sheet. When the contactor 13 opens, electric arcs occur between the fixed contacts 16.1, 16.2 and the movable contact 17 having a duration of a few milliseconds. When the counter-electromotive force value of these added arcs reaches the value of the network voltage, then the current is canceled and the electrical circuit 10 is said to be open.

En cas de défaut, lors de l’ouverture du contacteur 13, des arcs électriques se produisent entre les contacts fixes 16.1, 16.2 et le contact mobile 17. Toutefois, une détérioration interne du contacteur 13 ne permet pas aux arcs électriques d’atteindre la valeur de force contre-électromotrice permettant d’annuler le courant. Si le détecteur optique 20 détecte que la durée de l’arc électrique est supérieure au temps de réponse à l’ouverture nominal du contacteur 13, typiquement de l'ordre de 30ms, alors le dispositif 25 commande l'activation de l'interrupteur pyrotechnique 21 via la génération d'un courant à travers la résistance de déclenchement 23.In the event of a fault, when the contactor 13 opens, electric arcs occur between the fixed contacts 16.1, 16.2 and the movable contact 17. However, internal deterioration of the contactor 13 does not allow the electric arcs to reach the counter-electromotive force value allowing the current to be cancelled. If the optical detector 20 detects that the duration of the electric arc is greater than the nominal opening response time of the contactor 13, typically of the order of 30 ms, then the device 25 controls the activation of the pyrotechnic switch 21 via the generation of a current through the trigger resistor 23.

Le dispositif de commande 25 peut également être configuré pour mettre en œuvre une fonction de surveillance d'un bon fonctionnement d'une chaîne de détection allant du détecteur optique 20 jusqu'au dispositif de commande 25.The control device 25 can also be configured to implement a function of monitoring the proper operation of a detection chain going from the optical detector 20 to the control device 25.

Le dispositif de commande 25 est configuré pour émettre un signal de défaut dans le cas où aucun arc électrique n’est détecté lors de l’ouverture du contacteur 13.The control device 25 is configured to emit a fault signal in the event that no electric arc is detected when the contactor 13 opens.

A cet effet, comme cela est illustré sur la , le dispositif de commande 25 comporte une porte ET 27 recevant en entée un signal d'ouverture du contacteur 13 et un signal généré par le détecteur optique 20 mis en forme par le module 25.1. Un module de surveillance 28 génère un signal de défaut si aucun signal n'est généré par le détecteur optique 20 alors qu'est généré un signal d'ouverture du contacteur 13.For this purpose, as illustrated in the , the control device 25 comprises an AND gate 27 receiving as input an opening signal from the contactor 13 and a signal generated by the optical detector 20 shaped by the module 25.1. A monitoring module 28 generates a fault signal if no signal is generated by the optical detector 20 while an opening signal from the contactor 13 is generated.

Le signal de défaut peut être émis à destination d'un module de maintenance (non représenté) faisant remonter la présence d'une anomalie à l'utilisateur via une interface homme-machine, tel qu'un écran, ou un voyant de défaut ou un signal sonore.The fault signal can be sent to a maintenance module (not shown) which reports the presence of an anomaly to the user via a human-machine interface, such as a screen, or a fault indicator light or an audible signal.

Le contacteur 13 peut également comporter un moyen d'émission 30 d'une lumière artificielle, tel qu'une diode électroluminescente, disposée à proximité du détecteur optique 20 de manière à l'illuminer. Le moyen d'émission 30 est apte à générer une lumière artificielle lors de la mise sous tension du circuit électrique 10 afin de vérifier l’intégrité de la chaîne de détection. Si la lumière artificielle générée par le moyen d'émission 30 est détectée par le détecteur optique 20, alors la chaîne de détection est considérée comme étant fonctionnelle. Si la lumière artificielle générée par le moyen d'émission 30 n'est pas détectée par le détecteur optique 20, alors la chaîne de détection est considérée comme étant défaillante.The contactor 13 may also comprise a means 30 for emitting artificial light, such as a light-emitting diode, arranged near the optical detector 20 so as to illuminate it. The emitting means 30 is capable of generating artificial light when the electrical circuit 10 is powered up in order to check the integrity of the detection chain. If the artificial light generated by the emitting means 30 is detected by the optical detector 20, then the detection chain is considered to be functional. If the artificial light generated by the emitting means 30 is not detected by the optical detector 20, then the detection chain is considered to be faulty.

Bien que l'invention ait été décrite pour une mise en œuvre avec un contacteur électrique de puissance 13 unipolaire, elle pourra également être mise en œuvre avec un contacteur électrique de puissance bipolaire.Although the invention has been described for implementation with a single-pole electrical power contactor, it may also be implemented with a two-pole electrical power contactor.

Dans le mode de réalisation de la , le contacteur électrique de puissance 13 comporte un seul contact fixe 16.1 disposé à l'intérieur de la chambre de coupure 15 et un contact mobile 17 conçu pour se déplacer entre une position fermée dans laquelle le contact mobile 17 est en contact avec le contact fixe 16.1 et une position ouverte dans laquelle le contact mobile 17 est éloigné du contact fixe 16.1. Les différents éléments précédemment décrits à savoir le détecteur optique 20, l'organe de coupure électrique 21, et le dispositif de commande 25 restent inchangés.In the embodiment of the , the electrical power contactor 13 comprises a single fixed contact 16.1 arranged inside the breaking chamber 15 and a movable contact 17 designed to move between a closed position in which the movable contact 17 is in contact with the fixed contact 16.1 and an open position in which the movable contact 17 is distant from the fixed contact 16.1. The various elements previously described, namely the optical detector 20, the electrical breaking member 21, and the control device 25 remain unchanged.

Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.Of course, the various features, variants and/or embodiments of the present invention may be combined with each other in various combinations to the extent that they are not incompatible or mutually exclusive.

En outre, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association.Furthermore, the invention is not limited to the embodiments described above and provided solely as examples. It encompasses various modifications, alternative forms and other variants that may be envisaged by those skilled in the art within the scope of the present invention and in particular any combinations of the different modes of operation described above, which may be taken separately or in association.

Claims (10)

Contacteur électrique de puissance (13) comportant:
- une chambre de coupure (15),
- au moins un contact fixe (16.1, 16.2) disposé à l'intérieur de la chambre de coupure (15), et
- un contact mobile (17) conçu pour se déplacer entre:
- une position fermée dans laquelle le contact mobile (17) est en contact avec le contact fixe (16.1, 16.2),
- une position ouverte dans laquelle le contact mobile (17) est éloigné du contact fixe (16.1, 16.2),
caractérisé en ce que ledit contacteur électrique de puissance (13) comporte en outre:
- un détecteur optique (20) disposé à l'intérieur ou à proximité de la chambre de coupure (15),
- un organe de coupure électrique (21), et
- un dispositif de commande (25) configuré pour activer l'organe de coupure électrique (21) lorsqu'une durée d'un arc électrique détecté par le détecteur optique (20) est supérieure à un temps de réponse à l’ouverture nominal du contacteur électrique de puissance (13).
Electric power contactor (13) comprising:
- a cut-off chamber (15),
- at least one fixed contact (16.1, 16.2) arranged inside the breaking chamber (15), and
- a movable contact (17) designed to move between:
- a closed position in which the movable contact (17) is in contact with the fixed contact (16.1, 16.2),
- an open position in which the movable contact (17) is moved away from the fixed contact (16.1, 16.2),
characterized in that said electrical power contactor (13) further comprises:
- an optical detector (20) arranged inside or near the interrupting chamber (15),
- an electrical cut-off device (21), and
- a control device (25) configured to activate the electrical cut-off member (21) when a duration of an electrical arc detected by the optical detector (20) is greater than a nominal opening response time of the electrical power contactor (13).
Contacteur électrique de puissance selon la revendication 1, caractérisé en ce que le temps de réponse à l’ouverture nominal est de l'ordre de 30ms.Electrical power contactor according to claim 1, characterized in that the nominal opening response time is of the order of 30 ms. Contacteur électrique de puissance selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de coupure électrique (21) est un interrupteur pyrotechnique.Electrical power contactor according to claim 1 or 2, characterized in that the electrical cut-off member (21) is a pyrotechnic switch. Contacteur électrique de puissance selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le détecteur optique (20) est choisi parmi un phototransistor, une résistance photosensible, une photodiode ou une fibre optique.Electrical power contactor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the optical detector (20) is chosen from a phototransistor, a photosensitive resistor, a photodiode or an optical fiber. Contacteur électrique de puissance selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de commande (25) est configuré pour mettre en œuvre une fonction de surveillance d'un bon fonctionnement d'une chaîne de détection allant du détecteur optique (20) jusqu'au dispositif de commande (25).Electrical power contactor according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the control device (25) is configured to implement a function of monitoring the correct operation of a detection chain going from the optical detector (20) to the control device (25). Contacteur électrique de puissance selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de commande (25) est configuré pour émettre un signal de défaut dans le cas où aucun arc électrique n’est détecté par le détecteur optique (20) lors de l’ouverture du contacteur (13).Electrical power contactor according to claim 5, characterized in that the control device (25) is configured to emit a fault signal in the event that no electric arc is detected by the optical detector (20) when the contactor (13) opens. Contacteur électrique de puissance selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'émission (30) d'une lumière artificielle disposé à proximité du détecteur optique (20).Electrical power contactor according to claim 5 or 6, characterized in that it comprises a means (30) for emitting artificial light arranged near the optical detector (20). Contacteur électrique de puissance selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est de type électromécanique.Electrical power contactor according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it is of the electromechanical type. Circuit électrique (10) comportant une source de tension électrique (11), une charge électrique (12) et un contacteur électrique de puissance (13) défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.Electrical circuit (10) comprising an electrical voltage source (11), an electrical load (12) and an electrical power contactor (13) defined according to any one of the preceding claims. Circuit électrique selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'organe de coupure électrique (21) est monté électriquement en série avec le contacteur électrique (13).Electrical circuit according to claim 9, characterized in that the electrical cut-off member (21) is electrically mounted in series with the electrical contactor (13).
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