EP1858035A2 - Electronic control device for electromagnetic unit - Google Patents

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Publication number
EP1858035A2
EP1858035A2 EP07107553A EP07107553A EP1858035A2 EP 1858035 A2 EP1858035 A2 EP 1858035A2 EP 07107553 A EP07107553 A EP 07107553A EP 07107553 A EP07107553 A EP 07107553A EP 1858035 A2 EP1858035 A2 EP 1858035A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
excitation current
control device
coil
electronic control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07107553A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1858035A3 (en
Inventor
Christian Bataille
Charles Blondel
Philippe Pruvost
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.)
Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries 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 Schneider Electric Industries SAS filed Critical Schneider Electric Industries SAS
Publication of EP1858035A2 publication Critical patent/EP1858035A2/en
Publication of EP1858035A3 publication Critical patent/EP1858035A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/22—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for supplying energising current for relay coil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1844—Monitoring or fail-safe circuits
    • H01F2007/1855—Monitoring or fail-safe circuits using a stored table to deduce one variable from another

Definitions

  • the present invention relates to an electronic control device for controlling a monopolar or multipole electromagnetic switch device, in particular for a relay-type device, contactor or contactor-circuit breaker.
  • a device can be integrated directly into a switch device or can be placed outside an existing switch device.
  • switch devices usually use an electromagnetic actuator, such as an electromagnet, having a movable portion that can move under the action of an excitation current flowing in a control coil.
  • the control coil may or may not belong to the moving part of the actuator.
  • the moving part of the actuator is mechanically connected to one or more movable contacts per pole. The displacement of this movable part thus makes it possible to press or separate this or these mobile contacts with respect to corresponding fixed contacts, to close or open an electrical circuit, called electrical power circuit.
  • the excitation current received by the coil is generally a control signal of all or nothing type (0/1 or ON / OFF), corresponding to a simple command to open or close the contacts of the power circuit.
  • This simple and widely used solution does not allow to vary and optimize the displacement force applied to the movable part of the actuator during its movement.
  • the dimensions of the actuator must then often be calculated on the maximum displacement force required, which results in a high consumption and / or a large size of the actuator.
  • this type of system requires the presence of switching means in the control circuit of the coil and only allows very rudimentary current variations between closing phase and holding phase.
  • the invention aims to provide a simple and economical electronic control device operating in open loop for dynamic control of the closing movement of an electromagnetic actuator.
  • this simple device requires no sensor or information on the switch device, such as a speed sensor, position, displacement, magnetic flux, coil current or other. It is therefore also very easy to use in combination with existing devices such as relays, contactors or contactors. Such a device will significantly improve the performance and life of these many devices without the need to change. It can be used with different types of electromagnetic actuators such as a permanent magnet voice coil, or a polarized or non-polarized reluctant electromagnet.
  • the invention describes an electronic control device for a switch device, which comprises an electromagnetic actuator having a control coil powered by an excitation current to close an electrical power circuit.
  • the control device comprises a storage unit for storing at least one coil control profile, the control profile containing a plurality of values representative of the excitation current as a function of time, and a connected control unit. at the unit of storage, receiving as input an external closing command and outputting said excitation current by following said control profile during closing of the power circuit.
  • the device is electrically powered by the external closing order, without requiring other power sources.
  • the storage unit comprises a non-volatile memory and stores several control profiles.
  • the device comprises selection means connected to the control unit for selecting one of said control profiles.
  • the device is integrated inside the switch device and the external closing command is connected to coil control terminals of the device.
  • the device is placed outside the switch device and delivers the excitation current to coil control terminals of the device.
  • the invention also discloses an electrical switch apparatus comprising an electromagnetic actuator having a control coil powered by an excitation current for closing an electric power circuit, and incorporating such an electronic control device.
  • a multipole switch device 10 of the relay, contactor or contactor-circuit breaker type, is intended to switch a three-phase power circuit L1, L2, L3.
  • the apparatus 10 comprises a electromagnetic actuator comprising a fixed portion 11 and a movable portion 12.
  • the movable portion 12 is mechanically connected to movable contacts 18 of the power circuit which cooperate with fixed contacts (not shown) to switch the power circuit.
  • the apparatus 10 comprises one or two movable contacts 18 per phase.
  • the electromagnetic actuator is also provided with a control coil 15.
  • the coil 15 receives an excitation current 26, it causes the moving part 12 to move so that the movable contacts 18 close the electrical circuit of the power.
  • the mobile part 12 then returns to the initial position, usually thanks to return means (such as a return spring) not shown in the figures, and the electric power circuit opens.
  • Figure 1 shows the apparatus 10 in the open position.
  • FIG. 1 also shows an electronic control device 20 responsible for supplying the apparatus 10 with an excitation current 26 from an external closing command 25.
  • the external closing command 25 originates, for example, from a voltage delivered by an output of automation equipment.
  • the control device 20 comprises a control unit 21 connected to a storage unit 22.
  • the storage unit 22 stores at least one control profile of the coil 15 of the electromagnetic actuator.
  • a control profile contains different variable values representative of the excitation current as a function of time during at least the duration of the closing stroke of the mobile part 12.
  • a control profile can for example be in the form of a table. giving a set of n pairs of values V i , T i , for sampling values i ranging from 0 to n.
  • T i represents the time elapsed since the starting signal materialized for example by the appearance of an external closing command 25
  • V i represents the corresponding value of the setpoint of the excitation current 26 to supply the coil at this instant T i .
  • This setpoint value V i is expressed, for example, as a percentage of the value of the nominal excitation current I, the name of the coil.
  • the control unit 21 also comprises a current amplification module 23, made for example by a servo-amplifier, for amplifying the signal derived from the values V i and for precisely generating the corresponding excitation current 26 which is sent into the coil 15 of the electromagnetic actuator.
  • control device 20 is therefore capable of varying the value of the excitation current 26 at each sampling value i by following the different values V i of the control profile.
  • This gives a control coil excitation current which is a curve of the form I f (t).
  • a control profile contains setpoint values of the closing current 26 during the duration of the closing stroke of the power circuit and also the set (s) of the holding current 26 to be supplied to the coil 15 to remain at the closed state during the maintenance phase of the power circuit.
  • a control profile is determined for a given type of electromagnetic actuator.
  • the control profile will be identical for the same application of the switch device. This device therefore provides a simple means of dynamically controlling the excitation current sent to the coil of an electromagnetic actuator for a given type of actuator, without requiring sensors and / or regulating means.
  • the curve of the control profile may favor for example a high excitation current at the beginning of the closing movement to accelerate the start of the movable part of the actuator, then a lower excitation current at the end of closing to slow the moving part so as to avoid possible rebounds of the actuator in the closed position and / or reduce the noise at the time of closing.
  • Other more complex control profiles are obviously memorizable.
  • control profiles is determined beforehand, for example through the use of simulation and modeling software.
  • a closing speed profile and an acceleration profile of the moving part are determined.
  • a simulation is then obtained of a force curve to be applied by the actuator to follow this acceleration profile and therefore this velocity profile.
  • modeling and simulation software then make it possible to obtain the excitation current profile to be injected into the coil of the actuator as a function of time, in order to obtain the desired effort.
  • the storage unit 22 comprises for example a non-volatile memory, of the flash memory type.
  • the storage unit 22 is obviously capable of storing several different control profiles, corresponding to different types of electromagnetic actuators and / or different applications of the switch device.
  • selection means responsible for supplying the control unit 21 with information 28, enabling the control unit 21 to select one of several stored control profiles for delivering an excitation current. 26 according to the desired profile.
  • the same controller 20 memorizing several different profiles can then easily be used several types of devices 10 and / or applications through the selection means.
  • the control device 20 is electrically powered only by the external closing command 25.
  • the external command 25 usually provides a voltage and a current sufficient to directly control the coil 15.
  • the device 20 is designed so that this voltage and current supplied are adapted to power the electronic components of the device 20 when the order 25 is present, that is to say during the phases of closure and maintenance in the state
  • the device 20 does not open. is more powered and no longer delivers excitation current 26 to the coil 15. The actuator then returns to the open position with the return means.
  • the control unit 21 can provide a value of the excitation current 26 which may be greater than the value of the nominal excitation current I name of the coil (corresponding for example to a value V i greater than 100% of the value of I name ).
  • the current amplifier 23 comprises an auxiliary device capable of temporarily delivering this excess current.
  • Such an auxiliary device may for example provide an auxiliary capacitor and two mini switches or an electronic current chopper module.
  • the value of the excitation current 26 may temporarily have an inverse sign (corresponding to a negative value V i ).
  • FIG. 1 shows a controller 20 which is placed outside of a conventional switchgear apparatus.
  • a controller 20 receives a coil control command which is connected to the coil control terminals 14 of the apparatus.
  • this coil control command corresponds to the external closing command 25 and is connected directly to the input of the control device 20.
  • the output of the control device 20 supplies the excitation current 26 which is connected to the control terminals
  • a controller 20 can be easily placed to drive the actuator of any existing apparatus 10 without any modification thereof.
  • Figure 3 shows a control device 20 which is integrated inside a switch device 10 '.
  • the coil command order is then assimilated to the external closing order 25 and is directly wired to the control terminals 14 of the apparatus.

Landscapes

  • Keying Circuit Devices (AREA)
  • Relay Circuits (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Breakers (AREA)

Abstract

An electronic control device (20) comprises storage unit for storing coil (15) control profile containing values representative of excitation current (26) as a function of time; and drive unit connected to the storage unit, receiving at its input an external close command (25) and delivering at its output the excitation current following the control profile during the closing of the power circuit. The drive unit operates in open loop mode, without the need for inputting information relating to a switch unit (10).

Description

La présente invention se rapporte à un dispositif électronique de commande pour la commande d'un appareil interrupteur électromagnétique monopolaire ou multipolaire, en particulier pour un appareil de type relais, contacteur ou contacteur-disjoncteur. Un tel dispositif peut être intégré directement dans un appareil interrupteur ou peut-être placé à l'extérieur d'un appareil interrupteur existant.The present invention relates to an electronic control device for controlling a monopolar or multipole electromagnetic switch device, in particular for a relay-type device, contactor or contactor-circuit breaker. Such a device can be integrated directly into a switch device or can be placed outside an existing switch device.

Ces appareils interrupteurs utilisent habituellement un actionneur électromagnétique, comme un électroaimant, comportant une partie mobile qui peut se déplacer sous l'action d'un courant d'excitation circulant dans une bobine de commande. Suivant le type d'appareil, la bobine de commande peut appartenir ou non à la partie mobile de l'actionneur. La partie mobile de l'actionneur est mécaniquement liée à un ou plusieurs contacts mobiles par pôle. Le déplacement de cette partie mobile permet donc de plaquer ou de séparer ce ou ces contacts mobiles par rapport à des contacts fixes correspondants, pour fermer ou ouvrir un circuit électrique, appelé circuit électrique de puissance.These switch devices usually use an electromagnetic actuator, such as an electromagnet, having a movable portion that can move under the action of an excitation current flowing in a control coil. Depending on the type of device, the control coil may or may not belong to the moving part of the actuator. The moving part of the actuator is mechanically connected to one or more movable contacts per pole. The displacement of this movable part thus makes it possible to press or separate this or these mobile contacts with respect to corresponding fixed contacts, to close or open an electrical circuit, called electrical power circuit.

Le courant d'excitation reçu par la bobine est généralement un signal de commande de type tout ou rien (0/1 ou ON/OFF), correspondant à un simple ordre de commande d'ouverture ou de fermeture des contacts du circuit de puissance. Cette solution simple et largement répandue ne permet cependant pas de faire varier et d'optimiser la force de déplacement appliquée à la partie mobile de l'actionneur lors de son déplacement. Les dimensions de l'actionneur doivent alors souvent être calculées sur la force de déplacement maximale nécessaire, ce qui entraîne une consommation élevée et/ou une taille importante de l'actionneur.The excitation current received by the coil is generally a control signal of all or nothing type (0/1 or ON / OFF), corresponding to a simple command to open or close the contacts of the power circuit. This simple and widely used solution, however, does not allow to vary and optimize the displacement force applied to the movable part of the actuator during its movement. The dimensions of the actuator must then often be calculated on the maximum displacement force required, which results in a high consumption and / or a large size of the actuator.

Certains systèmes proposent déjà des moyens simples permettant de faire varier le courant d'excitation circulant dans la bobine entre deux valeurs, par exemple à l'aide d'une résistance commutable dans le circuit de commande bobine ou à l'aide d'une bobine comprenant deux enroulements de commande commutables en série ou en parallèle (voir document FR2807871 ) ou de deux bobines commutables. Cela permet notamment de différencier un courant d'excitation de fermeture important pour l'action de fermeture du circuit et un courant d'excitation de maintien plus faible pour le maintien de la partie mobile en position fermée. Cependant, ce type de système nécessite la présence de moyens de commutation dans le circuit de commande de la bobine et ne permet que des variations de courant très rudimentaires entre phase de fermeture et phase de maintien.Some systems already provide simple means for varying the excitation current flowing in the coil between two values, for example using a switchable resistor in the coil control circuit or using a coil comprising two control windings which can be switched in series or in parallel (see document FR2807871 ) or two switchable coils. This makes it possible in particular to differentiate between a closing excitation current that is important for the closing action of the circuit and a lower holding excitation current for holding the moving part in the closed position. However, this type of system requires the presence of switching means in the control circuit of the coil and only allows very rudimentary current variations between closing phase and holding phase.

Il existe aussi des systèmes qui fonctionnent en boucle fermée, notamment dans les documents FR2835061 ou WO2005017933 , dans lesquels on calcule ou on mesure la position de la partie mobile de l'actionneur pour faire varier la valeur du courant d'excitation envoyé dans la bobine. D'autres systèmes prévoient de mesurer le flux magnétique circulant dans la bobine pour permettre une régulation de ce flux magnétique (voir notamment EP0865660 ).There are also systems that work in closed loop, especially in documents FR2835061 or WO2005017933 in which the position of the moving part of the actuator is calculated or measured to vary the value of the excitation current supplied to the coil. Other systems provide for measuring the magnetic flux flowing in the coil to allow regulation of this magnetic flux (see in particular EP0865660 ).

Cependant, ces systèmes nécessitent des moyens pour mesurer en temps réel une grandeur déterminée (position, flux,...), ainsi que des moyens permettant d'effectuer une régulation du courant de commande de bobine à partir de cette mesure, ce qui peut entraîner des moyens électroniques importants et des coûts élevés.However, these systems require means for measuring in real time a determined quantity (position, flux, etc.), as well as means making it possible to regulate the coil control current from this measurement, which can lead to significant electronic means and high costs.

C'est pourquoi, l'invention a pour objectif de proposer un dispositif simple et économique de commande électronique fonctionnant en boucle ouverte pour un contrôle dynamique du mouvement de fermeture d'un actionneur électromagnétique. Avantageusement, ce dispositif simple ne nécessite aucun capteur ni prise d'informations sur l'appareil interrupteur, telle qu'un capteur de vitesse, de position, de déplacement, de flux magnétique, courant bobine ou autres. Il est donc également très facilement utilisable en association avec des appareils déjà existants de type relais, contacteur ou contacteur-disjoncteur. Un tel dispositif permettra d'améliorer sensiblement les performances et la durée de vie de ces nombreux appareils sans avoir besoin de les modifier. Il peut être utilisé avec différents types d'actionneurs électromagnétiques tels qu'un voice-coil à aimant permanent, ou un électroaimant réluctant polarisé ou non-polarisé.Therefore, the invention aims to provide a simple and economical electronic control device operating in open loop for dynamic control of the closing movement of an electromagnetic actuator. Advantageously, this simple device requires no sensor or information on the switch device, such as a speed sensor, position, displacement, magnetic flux, coil current or other. It is therefore also very easy to use in combination with existing devices such as relays, contactors or contactors. Such a device will significantly improve the performance and life of these many devices without the need to change. It can be used with different types of electromagnetic actuators such as a permanent magnet voice coil, or a polarized or non-polarized reluctant electromagnet.

Pour cela, l'invention décrit un dispositif électronique de commande pour un appareil interrupteur, lequel comporte un actionneur électromagnétique doté d'une bobine de commande alimentée par un courant d'excitation pour fermer un circuit électrique de puissance. Selon l'invention, le dispositif de commande comprend une unité de mémorisation pour mémoriser au moins un profil de commande bobine, le profil de commande contenant une pluralité de valeurs représentatives du courant d'excitation en fonction du temps, et une unité de pilotage reliée à l'unité de mémorisation, recevant en entrée un ordre de fermeture externe et délivrant en sortie ledit courant d'excitation en suivant ledit profil de commande durant la fermeture du circuit de puissance.For this, the invention describes an electronic control device for a switch device, which comprises an electromagnetic actuator having a control coil powered by an excitation current to close an electrical power circuit. According to the invention, the control device comprises a storage unit for storing at least one coil control profile, the control profile containing a plurality of values representative of the excitation current as a function of time, and a connected control unit. at the unit of storage, receiving as input an external closing command and outputting said excitation current by following said control profile during closing of the power circuit.

Selon une caractéristique, le dispositif est alimenté électriquement par l'ordre de fermeture externe, sans nécessiter d'autres sources d'alimentation.According to one characteristic, the device is electrically powered by the external closing order, without requiring other power sources.

Selon une autre caractéristique, l'unité de mémorisation comporte une mémoire non volatile et mémorise plusieurs profils de commande. Le dispositif comprend des moyens de sélection reliés à l'unité de pilotage pour sélectionner un desdits profils de commande.According to another characteristic, the storage unit comprises a non-volatile memory and stores several control profiles. The device comprises selection means connected to the control unit for selecting one of said control profiles.

Selon une autre caractéristique, le dispositif est intégré à l'intérieur de l'appareil interrupteur et l'ordre de fermeture externe est raccordé sur des bornes de commande bobine de l'appareil. Alternativement, le dispositif est placé à l'extérieur de l'appareil interrupteur et délivre le courant d'excitation sur des bornes de commande bobine de l'appareil.According to another characteristic, the device is integrated inside the switch device and the external closing command is connected to coil control terminals of the device. Alternatively, the device is placed outside the switch device and delivers the excitation current to coil control terminals of the device.

L'invention décrit aussi un appareil électrique interrupteur comprenant un actionneur électromagnétique doté d'une bobine de commande alimentée par un courant d'excitation pour fermer un circuit électrique de puissance, et intégrant un tel dispositif électronique de commande.The invention also discloses an electrical switch apparatus comprising an electromagnetic actuator having a control coil powered by an excitation current for closing an electric power circuit, and incorporating such an electronic control device.

D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés sur lesquels :

  • la figure 1 représente un exemple simplifié d'un mode de réalisation de l'invention avec un dispositif électronique de commande extérieur à un appareil interrupteur,
  • la figure 2 détaille un exemple de structure interne du dispositif de commande,
  • la figure 3 montre un deuxième exemple avec un dispositif électronique de commande intégré dans un appareil interrupteur.
Other features and advantages will appear in the detailed description which follows with reference to an embodiment given by way of example and represented by the appended drawings in which:
  • FIG. 1 represents a simplified example of an embodiment of the invention with an electronic control device external to a switch device,
  • FIG. 2 details an example of an internal structure of the control device,
  • Figure 3 shows a second example with an electronic control device integrated in a switch device.

En référence au mode de réalisation de la figure 1, un appareil interrupteur multipolaire 10, de type relais, contacteur ou contacteur-disjoncteur, est destiné à commuter un circuit de puissance triphasé L1, L2, L3. L'appareil 10 comprend un actionneur électromagnétique comportant d'une partie fixe 11 et d'une partie mobile 12. La partie mobile 12 est mécaniquement liée à des contacts mobiles 18 du circuit de puissance qui coopèrent avec des contacts fixes (non représentés) pour commuter le circuit de puissance. Indifféremment, l'appareil 10 comprend un ou deux contacts mobiles 18 par phase.With reference to the embodiment of FIG. 1, a multipole switch device 10, of the relay, contactor or contactor-circuit breaker type, is intended to switch a three-phase power circuit L1, L2, L3. The apparatus 10 comprises a electromagnetic actuator comprising a fixed portion 11 and a movable portion 12. The movable portion 12 is mechanically connected to movable contacts 18 of the power circuit which cooperate with fixed contacts (not shown) to switch the power circuit. Regardless, the apparatus 10 comprises one or two movable contacts 18 per phase.

L'actionneur électromagnétique est également doté d'une bobine de commande 15. Lorsque la bobine 15 reçoit un courant d'excitation 26, elle entraîne le déplacement de la partie mobile 12 de façon à ce que les contacts mobiles 18 ferment le circuit électrique de puissance. Lorsque la bobine 15 ne reçoit plus de courant d'excitation 26, la partie mobile 12 revient alors en position initiale, grâce habituellement à des moyens de rappel (comme un ressort de rappel) non représentés sur les figures, et le circuit électrique de puissance s'ouvre. La figure 1 montre l'appareil 10 en position ouverte.The electromagnetic actuator is also provided with a control coil 15. When the coil 15 receives an excitation current 26, it causes the moving part 12 to move so that the movable contacts 18 close the electrical circuit of the power. When the coil 15 no longer receives excitation current 26, the mobile part 12 then returns to the initial position, usually thanks to return means (such as a return spring) not shown in the figures, and the electric power circuit opens. Figure 1 shows the apparatus 10 in the open position.

La figure 1 montre également un dispositif électronique de commande 20 chargé de fournir à l'appareil 10 un courant d'excitation 26 à partir d'un ordre de fermeture externe 25. L'ordre de fermeture externe 25 provient par exemple d'une tension délivrée par une sortie d'un équipement d'automatisme.FIG. 1 also shows an electronic control device 20 responsible for supplying the apparatus 10 with an excitation current 26 from an external closing command 25. The external closing command 25 originates, for example, from a voltage delivered by an output of automation equipment.

En référence à la figure 2, le dispositif de commande 20 comporte une unité de pilotage 21 reliée à une unité de mémorisation 22. L'unité de mémorisation 22 mémorise au moins un profil de commande de la bobine 15 de l'actionneur électromagnétique. Un profil de commande contient différentes valeurs variables représentatives du courant d'excitation en fonction du temps durant au moins la durée de la course de fermeture de la partie mobile 12. Un profil de commande peut par exemple se présenter sous la forme d'un tableau donnant un ensemble de n couples de valeurs Vi,Ti, pour des valeurs d'échantillonnage i allant de 0 à n. Pour la valeur d'échantillonnage i, Ti représente le temps écoulé depuis le top départ matérialisé par exemple par l'apparition d'un ordre de fermeture externe 25, et Vi représente la valeur correspondante de la consigne du courant d'excitation 26 à fournir à la bobine à cet instant Ti. Cette valeur de consigne Vi est exprimée par exemple en pourcentage de la valeur du courant d'excitation nominal Inom de la bobine. L'unité de pilotage 21 comporte également un module d'amplification de courant 23, réalisé par exemple par un servo-ampli, permettant d'amplifier le signal issu des valeurs Vi et de générer avec précision le courant d'excitation 26 correspondant qui est envoyé dans la bobine 15 de l'actionneur électromagnétique.With reference to FIG. 2, the control device 20 comprises a control unit 21 connected to a storage unit 22. The storage unit 22 stores at least one control profile of the coil 15 of the electromagnetic actuator. A control profile contains different variable values representative of the excitation current as a function of time during at least the duration of the closing stroke of the mobile part 12. A control profile can for example be in the form of a table. giving a set of n pairs of values V i , T i , for sampling values i ranging from 0 to n. For the sampling value i, T i represents the time elapsed since the starting signal materialized for example by the appearance of an external closing command 25, and V i represents the corresponding value of the setpoint of the excitation current 26 to supply the coil at this instant T i . This setpoint value V i is expressed, for example, as a percentage of the value of the nominal excitation current I, the name of the coil. The control unit 21 also comprises a current amplification module 23, made for example by a servo-amplifier, for amplifying the signal derived from the values V i and for precisely generating the corresponding excitation current 26 which is sent into the coil 15 of the electromagnetic actuator.

Grâce au profil de commande mémorisé, le dispositif de commande 20 est donc capable de faire varier la valeur du courant d'excitation 26 à chaque valeur d'échantillonnage i en suivant les différentes valeurs Vi du profil de commande. On obtient ainsi une commande du courant d'excitation bobine qui est une courbe de la forme I = f(t). Un profil de commande contient des valeurs de consignes du courant de fermeture 26 durant la durée de la course de fermeture du circuit de puissance et aussi la(les) consigne(s) du courant de maintien 26 à fournir à la bobine 15 pour rester à l'état fermé durant la phase de maintien du circuit de puissance.Thanks to the stored control profile, the control device 20 is therefore capable of varying the value of the excitation current 26 at each sampling value i by following the different values V i of the control profile. This gives a control coil excitation current which is a curve of the form I = f (t). A control profile contains setpoint values of the closing current 26 during the duration of the closing stroke of the power circuit and also the set (s) of the holding current 26 to be supplied to the coil 15 to remain at the closed state during the maintenance phase of the power circuit.

Un profil de commande est déterminé pour un type d'actionneur électromagnétique donné. Par contre, pour tous les appareils ayant un actionneur électromagnétique possédant des caractéristiques mécaniques identiques, le profil de commande sera identique pour une même application de l'appareil interrupteur. Ce dispositif fournit donc un moyen simple de faire un contrôle dynamique du courant d'excitation envoyé à la bobine d'un actionneur électromagnétique pour un type d'actionneur donné, sans nécessiter de capteurs et/ou de moyens de régulation.A control profile is determined for a given type of electromagnetic actuator. On the other hand, for all devices having an electromagnetic actuator having identical mechanical characteristics, the control profile will be identical for the same application of the switch device. This device therefore provides a simple means of dynamically controlling the excitation current sent to the coil of an electromagnetic actuator for a given type of actuator, without requiring sensors and / or regulating means.

La courbe du profil de commande pourra privilégier par exemple un courant d'excitation élevé au début du mouvement de fermeture pour accélérer le démarrage de la partie mobile de l'actionneur, puis un courant d'excitation plus faible en fin de fermeture pour ralentir la partie mobile de façon à éviter des rebonds éventuels de l'actionneur en position fermée et/ou diminuer le bruit au moment de la fermeture. D'autres profils de commande plus complexes sont évidemment mémorisables.The curve of the control profile may favor for example a high excitation current at the beginning of the closing movement to accelerate the start of the movable part of the actuator, then a lower excitation current at the end of closing to slow the moving part so as to avoid possible rebounds of the actuator in the closed position and / or reduce the noise at the time of closing. Other more complex control profiles are obviously memorizable.

Avantageusement, la création de profils de commande est déterminée au préalable grâce par exemple à l'utilisation de logiciels de simulation et de modélisation. En fonction des caractéristiques mécaniques de l'appareil interrupteur, on détermine un profil de vitesse de fermeture puis un profil d'accélération de la partie mobile. On obtient ensuite par simulation une courbe d'effort à appliquer par l'actionneur pour suivre ce profil d'accélération et donc ce profil de vitesse. En fonction des caractéristiques moteur de l'actionneur, les logiciels de modélisation et de simulation permettent ensuite d'obtenir le profil de courant d'excitation à injecter dans la bobine de l'actionneur en fonction du temps, pour obtenir l'effort souhaité.Advantageously, the creation of control profiles is determined beforehand, for example through the use of simulation and modeling software. Depending on the mechanical characteristics of the switch device, a closing speed profile and an acceleration profile of the moving part are determined. A simulation is then obtained of a force curve to be applied by the actuator to follow this acceleration profile and therefore this velocity profile. Depending on the motor characteristics of the actuator, modeling and simulation software then make it possible to obtain the excitation current profile to be injected into the coil of the actuator as a function of time, in order to obtain the desired effort.

L'unité de mémorisation 22 comporte par exemple une mémoire non volatile, de type mémoire flash. L'unité de mémorisation 22 est évidemment capable de stocker plusieurs profils de commande différents, correspondants à différents types d'actionneurs électromagnétiques et/ou à différentes applications de l'appareil interrupteur. Dans ce cas, on peut prévoir des moyens de sélection chargés de fournir à l'unité de pilotage 21 une information 28, permettant à l'unité de pilotage 21 de sélectionner un profil parmi plusieurs profils de commande mémorisés pour délivrer un courant d'excitation 26 suivant le profil souhaité. Un même dispositif de commande 20 mémorisant plusieurs profils différents pourra alors facilement être employé plusieurs types d'appareils 10 et/ou d'applications grâce aux moyens de sélection.The storage unit 22 comprises for example a non-volatile memory, of the flash memory type. The storage unit 22 is obviously capable of storing several different control profiles, corresponding to different types of electromagnetic actuators and / or different applications of the switch device. In this case, it is possible to provide selection means responsible for supplying the control unit 21 with information 28, enabling the control unit 21 to select one of several stored control profiles for delivering an excitation current. 26 according to the desired profile. The same controller 20 memorizing several different profiles can then easily be used several types of devices 10 and / or applications through the selection means.

Différents moyens de sélection sont envisageables dans le cadre de l'invention : soit des moyens locaux simples de type interface Homme-Machine intégrés dans le dispositif de commande 20 (commutateurs, roues codeuses, afficheurs, etc...), soit des moyens déportés reliés à l'unité de pilotage 21 par divers moyens de communication (bus, réseaux, liaisons sans fil, etc...) pour fournir l'information de sélection 28 à l'unité de pilotage 21.Various means of selection are conceivable within the scope of the invention: either simple local means of the Human-Machine Interface type integrated in the control device 20 (switches, coding wheels, displays, etc.), or deported means connected to the control unit 21 by various communication means (buses, networks, wireless links, etc.) to supply the selection information 28 to the control unit 21.

Préférentiellement, le dispositif de commande 20 n'est électriquement alimenté que par l'ordre de fermeture externe 25. Dans un appareil interrupteur classique, l'ordre externe 25 fournit habituellement une tension et un courant suffisants pour commander directement la bobine 15. Le dispositif de commande 20 est conçu pour que cette tension et ce courant fournis soient adaptés pour alimenter les composants électroniques du dispositif 20 lorsque l'ordre 25 est présent, c'est-à-dire durant les phases de fermeture et de maintien à l'état fermé de l'appareil 10. Lorsque l'ordre 25 n'est pas présent, c'est-à-dire durant les phases d'ouverture et de maintien à l'état ouvert de l'appareil 10, le dispositif 20 n'est plus alimenté et ne délivre donc plus de courant d'excitation 26 à la bobine 15. L'actionneur revient alors en position ouverte grâce aux moyens de rappel.Preferably, the control device 20 is electrically powered only by the external closing command 25. In a conventional switchgear, the external command 25 usually provides a voltage and a current sufficient to directly control the coil 15. The device 20 is designed so that this voltage and current supplied are adapted to power the electronic components of the device 20 when the order 25 is present, that is to say during the phases of closure and maintenance in the state When the order 25 is not present, that is to say during the phases of opening and keeping the device 10 in the open state, the device 20 does not open. is more powered and no longer delivers excitation current 26 to the coil 15. The actuator then returns to the open position with the return means.

Ainsi, aucune source d'énergie supplémentaire n'est avantageusement requise pour alimenter l'électronique du dispositif 20, ce qui contribue à la simplicité de la solution. Alternativement, on pourrait cependant envisager une source d'alimentation électrique permanente pour le dispositif de commande 20 et une entrée supplémentaire fournissant l'ordre de fermeture de l'actionneur.Thus, no additional energy source is advantageously required to power the electronics of the device 20, which contributes to the simplicity of the solution. Alternatively, one could however consider a permanent power source for the controller 20 and an additional input providing the closing order of the actuator.

Dès l'apparition d'un ordre de fermeture 25, l'unité de pilotage 21 est mise sous tension et initialise le top départ (T = 0). Elle sélectionne alors le profil de commande souhaité (si plusieurs profils sont mémorisés dans l'unité de mémorisation 22) et commence à dérouler ce profil pour chaque instant d'échantillonnage Ti en délivrant en sortie le courant d'excitation 26 déterminé à l'aide de la valeur correspondante Vi contenue dans le profil de commande.As soon as a closing command 25 appears, the control unit 21 is turned on and initializes the start signal (T = 0). It then selects the desired control profile (if several profiles are stored in the storage unit 22) and begins to unroll this profile for each sampling instant T i by outputting the excitation current 26 determined to the using the corresponding value V i contained in the control profile.

Avantageusement, durant le déroulement du profil de commande, l'unité de pilotage 21 peut fournir une valeur du courant d'excitation 26 qui peut être supérieure à la valeur du courant d'excitation nominal Inom de la bobine (correspondant par exemple à une valeur Vi supérieure à 100% de la valeur de Inom). Pour cela, l'amplificateur de courant 23 comporte un dispositif auxiliaire capable de délivrer temporairement ce surplus de courant. Un tel dispositif auxiliaire peut par exemple prévoir un condensateur auxiliaire et deux mini interrupteurs ou un module électronique de hacheur-élévateur de courant.Advantageously, during the course of the control profile, the control unit 21 can provide a value of the excitation current 26 which may be greater than the value of the nominal excitation current I name of the coil (corresponding for example to a value V i greater than 100% of the value of I name ). For this, the current amplifier 23 comprises an auxiliary device capable of temporarily delivering this excess current. Such an auxiliary device may for example provide an auxiliary capacitor and two mini switches or an electronic current chopper module.

De même, dans le cas d'un actionneur de type voice-coil ou d'un électroaimant réluctant polarisé, la valeur du courant d'excitation 26 peut temporairement avoir un signe inverse (correspondant à une valeur Vi négative). Ces fonctionnalités permettent d'accentuer les accélérations et les décélérations de l'actionneur et donc d'offrir beaucoup plus de souplesse et de précision dans la commande de l'actionneur.Similarly, in the case of a voice-coil actuator or a polarized reluctant electromagnet, the value of the excitation current 26 may temporarily have an inverse sign (corresponding to a negative value V i ). These functionalities make it possible to accentuate the accelerations and the decelerations of the actuator and thus to offer much more flexibility and precision in the control of the actuator.

La figure 1 montre un dispositif de commande 20 qui est placé à l'extérieur d'un appareil interrupteur 10 classique. D'habitude, un tel appareil 10 reçoit un ordre de commande bobine qui est raccordé sur les bornes de commande bobine 14 de l'appareil. Désormais, cet ordre de commande bobine correspond à l'ordre de fermeture externe 25 et est raccordé directement en entrée du dispositif de commande 20. La sortie du dispositif de commande 20 fournit le courant d'excitation 26 qui est raccordé sur les bornes de commande bobine 14. Ainsi, si le profil de commande de l'actionneur de l'appareil 10 est connu, on peut facilement placer un dispositif de commande 20 pour piloter l'actionneur de tout appareil 10 existant sans aucune modification de celui-ci.Figure 1 shows a controller 20 which is placed outside of a conventional switchgear apparatus. Usually, such apparatus 10 receives a coil control command which is connected to the coil control terminals 14 of the apparatus. Now, this coil control command corresponds to the external closing command 25 and is connected directly to the input of the control device 20. The output of the control device 20 supplies the excitation current 26 which is connected to the control terminals Thus, if the control profile of the actuator of the apparatus 10 is known, a controller 20 can be easily placed to drive the actuator of any existing apparatus 10 without any modification thereof.

Alternativement, la figure 3 montre un dispositif de commande 20 qui est intégré à l'intérieur d'un appareil interrupteur 10'. L'ordre de commande bobine est alors assimilé à l'ordre de fermeture externe 25 et est directement câblé sur les bornes de commande 14 de l'appareil.Alternatively, Figure 3 shows a control device 20 which is integrated inside a switch device 10 '. The coil command order is then assimilated to the external closing order 25 and is directly wired to the control terminals 14 of the apparatus.

Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer d'autres variantes et perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents.It is understood that one can, without departing from the scope of the invention, imagine other variants and refinements of detail and even consider the use of equivalent means.

Claims (10)

Dispositif électronique de commande pour un appareil interrupteur (10), lequel comporte un actionneur électromagnétique doté d'une bobine de commande (15) alimentée par un courant d'excitation (26) pour fermer un circuit électrique de puissance, caractérisé en ce que le dispositif de commande (20) comprend : - une unité de mémorisation (22) pour mémoriser au moins un profil de commande bobine, le profil de commande contenant une pluralité de valeurs représentatives du courant d'excitation en fonction du temps, - une unité de pilotage (21) reliée à l'unité de mémorisation (22), recevant en entrée un ordre de fermeture externe (25) et délivrant en sortie ledit courant d'excitation (26) en suivant ledit profil de commande durant la fermeture du circuit de puissance, l'unité de pilotage fonctionnant en boucle ouverte, sans nécessiter une prise d'informations relative à l'appareil interrupteur. An electronic control device for a switch apparatus (10), which comprises an electromagnetic actuator having a control coil (15) supplied with an excitation current (26) for closing an electric power circuit, characterized in that the control device (20) comprises: - a storage unit (22) for storing at least one coil control profile, the control profile containing a plurality of values representative of the excitation current as a function of time, a control unit (21) connected to the storage unit (22), receiving as input an external closing command (25) and outputting said excitation current (26) following said control profile during the closure of the power circuit, the control unit operating in an open loop, without requiring any information relating to the switch device. Dispositif électronique de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (20) est alimenté électriquement par l'ordre de fermeture externe (25).Electronic control device according to claim 1, characterized in that the device (20) is electrically powered by the external closing order (25). Dispositif électronique de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de mémorisation (22) comporte une mémoire non volatile.Electronic control device according to claim 1, characterized in that the storage unit (22) comprises a non-volatile memory. Dispositif électronique de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de mémorisation (22) mémorise plusieurs profils de commande et le dispositif (20) comprend des moyens de sélection reliés à l'unité de pilotage (21) pour sélectionner un desdits profils de commande.Electronic control device according to claim 1, characterized in that the storage unit (22) stores a plurality of control profiles and the device (20) comprises selection means connected to the control unit (21) for selecting a said control profiles. Dispositif électronique de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en fonction du profil de commande, l'unité de pilotage (21) est capable de délivrer temporairement un courant d'excitation (26) d'une valeur supérieure à la valeur du courant nominal de la bobine (15).An electronic control device according to claim 1, characterized in that , as a function of the control profile, the control unit (21) is capable of temporarily supplying an excitation current (26) with a value greater than the value the nominal current of the coil (15). Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de pilotage (21) comporte un module d'amplification de courant (23) permettant de délivrer le courant d'excitation (26).Control device according to claim 1, characterized in that the control unit (21) comprises a current amplification module (23) for delivering the excitation current (26). Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profil de commande contient une pluralité de valeurs représentatives du courant d'excitation en fonction du temps, durant la course de fermeture du circuit de puissance et durant la phase de maintien du circuit de puissance à l'état fermé.Control device according to Claim 1, characterized in that the control profile contains a plurality of values representative of the excitation current as a function of time, during the closing stroke of the power circuit and during the holding phase of the power circuit. power in the closed state. Dispositif électronique de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (20) est intégré à l'intérieur de l'appareil interrupteur (10) et l'ordre de fermeture externe (25) est raccordé sur des bornes (14) de commande bobine de l'appareil (10).Electronic control device according to Claim 1, characterized in that the device (20) is integrated inside the switch device (10) and the external closing command (25) is connected to terminals (14). coil control device (10). Dispositif électronique de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (20) est placé à l'extérieur de l'appareil interrupteur (10) et délivre le courant d'excitation (26) sur des bornes (14) de commande bobine de l'appareil.Electronic control device according to Claim 1, characterized in that the device (20) is placed outside the switch device (10) and delivers the excitation current (26) to control terminals (14). coil of the device. Appareil électrique interrupteur (10) comprenant un actionneur électromagnétique doté d'une bobine de commande (15) alimentée par un courant d'excitation (26) pour fermer un circuit électrique de puissance, caractérisé en ce que l'appareil (10) comporte un dispositif électronique de commande (20) selon l'une des revendications 1 à 8.Switching electrical apparatus (10) comprising an electromagnetic actuator having a control coil (15) supplied with an excitation current (26) for closing an electrical power circuit, characterized in that the apparatus (10) comprises a electronic control device (20) according to one of claims 1 to 8.
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