EP2261942A2 - Commutateur de court-circuit à sécurité améliorée - Google Patents

Commutateur de court-circuit à sécurité améliorée Download PDF

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Publication number
EP2261942A2
EP2261942A2 EP10164553A EP10164553A EP2261942A2 EP 2261942 A2 EP2261942 A2 EP 2261942A2 EP 10164553 A EP10164553 A EP 10164553A EP 10164553 A EP10164553 A EP 10164553A EP 2261942 A2 EP2261942 A2 EP 2261942A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
short
circuit switch
operating rod
switch according
cutting tool
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Withdrawn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
EP10164553A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2261942A3 (fr
Inventor
Saïd Kantas
Uwe Ernst
Lucien Sannino
Pierre Newinger
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 Energy France SAS
Original Assignee
Areva T&D 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 Areva T&D SAS filed Critical Areva T&D SAS
Publication of EP2261942A2 publication Critical patent/EP2261942A2/fr
Publication of EP2261942A3 publication Critical patent/EP2261942A3/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • H01H39/004—Closing switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H3/36—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using belt, chain, or cord
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H79/00—Protective switches in which excess current causes the closing of contacts, e.g. for short-circuiting the apparatus to be protected

Definitions

  • the present invention relates to an improved safety short circuit switch.
  • Such short circuit switches can be used in particular in high voltage direct current equipment known as HVDC for High Voltage Direct Current. These short circuit switches are called fast, which means that they can close in milliseconds after the order has been given.
  • the equipment comprises a transmission line and at both ends a rectifier type conversion device on one side and inverter type on the other. They are inserted in an AC transmission system.
  • a DC link to the detriment of a conventional AC link.
  • One reason is that beyond a certain distance, about 50 to 100 km for submarine links, 500 to 1,000 km for overhead power lines, voltage drops along a power line. in AC power are too important to allow transmission.
  • a conversion device is realized today with electronic components, semiconductor power switches such as thyristors, GTO type thyristors, Gate Turn-Off thyristor, that is to say thyristor blockable by the trigger, IGCT type thyristors, Integrated Gate-Commutated Thyristor, ie integrated trigger gate thyristor, IGBT type transistors, Insulated Gate Bipolar Transitor, that is to say insulated gate bipolar transistor.
  • semiconductor power switches such as thyristors, GTO type thyristors, Gate Turn-Off thyristor, that is to say thyristor blockable by the trigger, IGCT type thyristors, Integrated Gate-Commutated Thyristor, ie integrated trigger gate thyristor, IGBT type transistors, Insulated Gate Bipolar Transitor, that is to say insulated gate bipolar transistor.
  • the short-circuit switch is designed to short-circuit an electronic component very quickly. The reason is that this electronic component takes an open state when it fails.
  • the electronic component is a power switch.
  • the short circuit of the faulty power switch isolates said power switch from other power switches which are connected in series with it and to avoid its degradation which could for example cause a fire and a reaction. in chain on all the components of the conversion device.
  • These short-circuit switches generally comprise a vacuum enclosure containing a pair of electrical contacts with a fixed contact relative to the enclosure and a movable contact relative to the fixed contact. In the rest position, pair contacts are open. The occurrence of a fault on one of the associated power switches sends an electrical pulse to an actuator of the movable contact to bring it into electrical contact with the fixed contact.
  • Short circuit switches that use devices for triggering the displacement of the electromagnetic coil moving contact and others of the pyrotechnic type. Short circuit switches with pyrotechnic trip devices are faster than those with an electromagnetic coil.
  • a pyrotechnic trip short-circuit switch is described for example in the patent application EP 1,514,287 .
  • a vacuum enclosure contains a pair of electrical contacts with a fixed contact and a movable contact with respect to the fixed contact.
  • the movable contact is secured to an operating rod accessible from outside the enclosure, it is extended by a tube which is surrounded by a spring.
  • the spring in the compressed position keeps the moving contact away from the fixed contact.
  • the short circuit switch is in the open position.
  • the tube houses an explosive cartridge.
  • the explosive cartridge is exploded and the explosion breaks the tube into pieces, the spring relaxes and translates the actuating rod in such a way that the moving contact comes into electrical contact with the fixed contact.
  • the short circuit switch closes.
  • debris from the tube can damage the spring and even the vacuum envelope.
  • the short circuit switch may be damaged and may not close.
  • Such a short circuit switch is unreliable and requires very expensive maintenance.
  • this short-circuit switch presents risks for an operator as well as for the electrical circuit containing the electronic components to be short-circuited. As a result, additional constraints are added when handling, transporting or marketing the short circuit switch.
  • the short-circuit switch comprises a pair of electrical contacts with a fixed contact with respect to a support and a movable contact relative to the fixed contact.
  • the movable contact is secured to an operating rod, the operating rod slides in a fixed tube relative to the support and a spring is housed at the bottom of the tube.
  • the operating rod is provided with a notch.
  • a needle is housed in the notch and blocks the actuating rod in translation, the spring being compressed.
  • the electrical contacts are open in this locked position in translation of the operating rod, the short-circuit switch is open.
  • the needle is connected to a propellant cartridge placed in a sealed enclosure.
  • the propellant cartridge instead of translating a needle, translates directly in translation the operating rod whose free end forms the movable contact. Before the explosion of the propellant cartridge, the operating rod is away from the fixed contact and after the explosion it comes into electrical contact with it.
  • a disadvantage of the first configuration is that it is extremely sensitive to vibrations. In case of severe vibrations, the needle may escape from the notch and switching of the short-circuit switch from the open position to the closed position may be unwanted.
  • the second configuration particular weather conditions may cause the operating rod to shift slightly or retract and its free end no longer makes a correct electrical contact or no electrical contact at all with the fixed contact.
  • a repulsive force appears between the operating rod and the fixed contact.
  • the repulsive force can be a few kilo Newtons with short-circuit electrical currents of several kilo amps.
  • the object of the present invention is precisely to propose a short-circuit switch which does not have the drawbacks mentioned above. More particularly, the present invention provides a short circuit switch which is more reliable and safer than short circuit switches of the prior art.
  • An object of the invention is in particular to provide a short circuit switch whose maintenance is simple, the elements to be changed after the explosion do not concern the pair of electrical contacts.
  • the invention proposes to sever a release member which holds locked in translation an operating rod of a movable contact, the latter being at a distance from a fixed contact of the short-circuit switch, the sectioning making free movement of the actuating rod and triggering the extension of an elastic member for manipulating in translation the operating rod so that the movable contact comes into electrical contact with the fixed contact.
  • the invention is a short-circuit switch for short-circuiting an electronic component comprising at least one pair of electrical contacts with a fixed contact and a movable contact with respect to the fixed contact, the switch being open when the Pair contacts are remote and closed when the contacts are in electrical contact. It also includes a actuating rod connected to the movable contact, an elastic element coupled to the operating rod to move it in translation when it expands so as to close the switch, a release element mounted between the actuating rod and a fixed fixing point relative to the fixed contact, to lock in translation the operating rod, the switch being open, and to maintain compressed the elastic element.
  • the sectioning causes the unlocking of the operating rod, the expansion of the elastic element, the displacement in translation of the operating rod and the closing of the switch.
  • the release member is interchangeable and is removably mounted between the operating rod and the attachment point.
  • the release member may be a cable, a rod or a wire.
  • the release member has a major axis, the displacement of the cutting tool is preferably substantially perpendicular to the main axis of the release member so as to improve the efficiency of the cutting.
  • the elastic member may be a spring that surrounds the operating rod, the spring having one end abutting against a fixed stop relative to the fixed contact and the other end is coupled to the operating rod.
  • the stop can serve as a support for the pyrotechnic disconnector.
  • the short circuit switch may comprise a vacuum chamber in which is placed the pair of electrical contacts, the fixed contact being secured to the enclosure, the operating rod being accessible from outside the vacuum chamber.
  • the elastic element is located between the vacuum chamber and the release element.
  • the release member has a sectional area, the elastic member is shifted along the major axis of the release member relative to the sectional area, and the elastic member is not likely to be damaged. during sectioning.
  • the pyrotechnic disconnector preferably comprises, in a tubular body, an anvil, the cutting tool, a propellant cartridge intended to manipulate the cutting tool towards the anvil when it is fired, the body being provided with a light for engaging the release member, the light being between the anvil and the cutting tool in the retracted position.
  • the present invention also relates to an electrical circuit comprising a plurality of electronic components connected in series, each of the components having two terminals and being associated with a short-circuit switch thus characterized, the pair of electrical contacts of the short-circuit switch being connected in parallel to the terminals of the electronic component.
  • the circuit further comprises means for detecting a failure of the electronic component and for triggering the firing of the pyrotechnic disconnector of the associated short-circuit switch in case of failure.
  • the electrical circuit is advantageously of the inverter or rectifier type, the electronic components being semiconductor power switches.
  • FIGS 1A, 1B show an example of a short-circuit switch respectively in an open position and in a closed position.
  • the short-circuit switch comprises at least one pair of electrical contacts 2, 3 with a fixed contact 2 and a movable contact 3 with respect to the fixed contact 2.
  • the electrical contacts 2, 3 can be housed in a vacuum enclosure 4 when voltage levels require it. In this case, the fixed contact 2 is secured to the vacuum chamber 4.
  • the short circuit switch according to the invention can take an open position in which the electrical contacts 2, 3 are disjoint and a closed position in which the electrical contacts 2, 3 are in electrical contact with each other.
  • the movable contact 2 is extended by an operating rod 5 accessible from outside the vacuum chamber 4, in the configuration where there is a vacuum chamber 4.
  • the operating rod 5 extends along an axis XX '.
  • the vacuum chamber 4 may be equipped with sealing means 6 in an area where the operating rod leaves the enclosure 4.
  • the operating rod 5 is removably connected to one end of a release element 7, this release element 7 having another end removably connected to an attachment point 8 fixed with respect to the fixed contact 2.
  • the release element 7 is built around a main axis which coincides with the 20 'axis of the operating rod 5.
  • An elastic element 9 is coupled to the operating rod 5. It may be a spring that surrounds the operating rod 5.
  • the elastic element 9 is preferably more close to the release element 7 than it is to the movable contact 3. It is outside the vacuum enclosure 4.
  • the release element 7 cooperates at its two ends with detachable fixing means 10 distributed on the one hand on the release element 7 and on the other hand on one side at the attachment point 8 and on the other side 5.
  • the fixing means 10 may comprise at the level of the release element 7, an opening 10.1 for example an eyelet.
  • They may comprise at the attachment point 8 and the operating rod 5 a substantially U-shaped part 10.2 having two branches each provided with at least one opening 10.3, two openings on different branches facing each other, the two openings 10.3 to accommodate a pin 10.4, the opening 10.1 being housed between the two arms of the U-shaped piece 10.2 and being traversed by the pin 10.4.
  • the fastening means 10 are easily detachable, they make it easy to change the release element 7 when the latter has been cut.
  • the elastic member 5 may be a spring.
  • the elastic element 5 has one end connected to the operating rod 5, on the side of the moving contact 2 and the other end, located on the side of the release element 7, which abuts against a stop 11 fixed relative to in the fixed contact 2.
  • the elastic element 9 can take a compressed state in which it stores energy and a relaxed state. When the release member 7 is mounted between the attachment point 8 and the operating rod 5, the elastic member 9 is in its compressed state. The release member 7 holds the elastic member 9 in its compressed state.
  • the short circuit switch further comprises a pyrotechnic disconnector 12 for severing the release element 7. It comprises a cutting tool 12.1 operated by a propellant cartridge 12.2. Details of the pyrotechnic disconnector 12 are shown on the Figures 2A, 2B .
  • the pyrotechnic disconnector 12 can also take two states, in the first said at rest, the cutting tool 12.1 is retracted, without contact with the release element 7. In the other said struck state, the cutting tool 12.1 is in extension. The pyrotechnic disconnector 12 has been actuated, it has moved the cutting tool 12.1 in translation until reaching the release element 7 and section.
  • the movable contact 3 is moved away from the fixed contact 2, the elastic element 9 is compressed, the pyrotechnic disconnector 12 is at rest, the cutting tool 12.1 is retracted, the release element 7 is whole, it has not been sheared.
  • the short circuit switch is open.
  • the movable contact 3 is in electrical contact with the fixed contact 2
  • the elastic element 9 is in extension
  • the pyrotechnic disconnector 12 has been fired and the cutting tool 12.1 has expanded, it has struck the release element 7 at a sectioning zone 7.1. It has severed the release element 7.
  • the operating rod 5 has penetrated a little more in the vacuum chamber 4 and the movable contact 3 is in electrical contact with the fixed contact 2, thus closing the short circuit switch according to the invention.
  • the elastic element is shifted along the axis XX 'with respect to the sectioning zone 7.1.
  • the cartridge propulsive 12.2 is apt to be fired by an electrical pulse. Conductors for supplying the electrical pulse are referenced 12.5.
  • the cutting tool 12.1 is driven with a translational movement to bring it closer to the anvil 12.4 and thus to the release element 7.
  • the body tubular 12.3 is provided with a light 12.6 allowing the introduction of the release element 7 that is to be sectioned.
  • the lumen 12.6 is close to the anvil 12.4, so that during the firing of the pyrotechnic disconnector 12, the release element 7 will be caught between the anvil 12.4 and the cutting tool 12.1.
  • the cutting tool 12.1 moves from a retracted position to an extended position, in which it approaches the anvil 12.4 and cuts off the release element 7 which he finds on his way to the anvil 12.4.
  • the sectioning is done at a portion 7.1 of the release element 7 placed in the light 12.6. This portion 7.1 of the release element 7 is wedged against the anvil 12.4.
  • the release member 7 may be a rod or preferably a cable or even a wire.
  • the pyrotechnic disconnector 12 is fixed relative to the fixed contact 2.
  • the abutment 11 can serve as a support for the pyrotechnic disconnector 12. It is further possible that the stop 11 takes the form of a protective wall of the elastic element 9, the operating rod 5, the vacuum chamber 4, if it exists, against any debris from the release member 7 when it has been severed. It is shown substantially normal to the direction of movement of the operating rod 5. Moreover, it has a hole 11.1 and the operating rod assembly 5, release element 7 passes through the hole 11.1.
  • the operating rod 5 is free in translation and the elastic element 9 is no longer held in compression.
  • the elastic element 9 relaxes and gives energy to the operating rod 5.
  • the orientation of the short circuit switch does not matter.
  • the expansion of the elastic element gives it a much greater speed than it would have in the absence of elastic element.
  • the closing speed is advantageously greater than or equal to about 1.2 m / s.
  • the movable contact 3 comes into electrical contact with the fixed contact 2.
  • the short-circuit switch closes.
  • the direction of movement of the movable contact 3 is substantially along the axis XX 'of the operating rod 5.
  • FIG. 3 schematically shows the short circuit switch according to the invention cooperating with an electronic component 13 which it must bypass.
  • the latter comprises two terminals 13.1, 13.2.
  • the fixed contact 2 is electrically connected to one of the terminals, referenced 13.1 of the electronic component 13 and the movable contact 3 to the other terminal 13.2.
  • the short-circuit switch is connected in parallel with the electronic component 13. In the closed position, the short-circuit switch bypasses the electronic component.
  • the parts to be changed do not touch the electrical contacts 2, 3 of the short-circuit switch, they can remain under vacuum in the vacuum chamber 4.
  • Such a short circuit switch is not as sensitive to vibrations as that of the prior art described in the patent application. WO 2007/095873 . It can not be triggered unintentionally in case of vibration. Release of the movable contact so that it comes into contact with the fixed contact can not be done unintentionally.
  • the material of the release element 7 is chosen so that the cutting is done in a clean manner, without debris, which reduces the risk of projection and does not take a risk to a user. But what matters mainly is its strength which must be sufficient for the open position, a minimum space is maintained between the fixed contact 2 and the movable contact 3, the elastic member 9 being in the compressed state. This minimum space depends on the voltage across the two contacts 2, 3. Typically, for a voltage of 12.5 kV, a space of the order of 4 mm must exist.
  • the release element 7 may be metallic, for example, made of steel. But it is understood that other non-metallic materials may be suitable if they have the required robustness properties.
  • It has an elongated shape and may be formed of a rod, a cable, a wire for example.
  • the pyrotechnic disconnector 12 can be installed only when the connection of the short circuit switch is made to the terminals of the electronic component.
  • the transport and installation of the short circuit switch can be done in the absence of the propellant cartridge.
  • the short circuit switch is safe and maintains its integrity before, during and after switching.
  • the short-circuit switch object of the invention Compared to the short-circuit switches in which the switching is initiated electromagnetically, the short-circuit switch object of the invention has a significantly reduced number of parts and therefore has a lower cost. Reducing the number of parts increases the security of the switch. By cons, it is necessary to change the used parts after switching as already mentioned.
  • the electrical circuit 100 is a device for converting electric current partially represented. It comprises several branches B1, B2, B3 ... each comprising several electronic components 13 to short circuit connected in series, branches B1, B2, B3 ; being mounted in parallel.
  • a short circuit switch 101 is associated with each of the electronic components 13.
  • Each electronic component 13 to be short-circuited can be mounted with other electronic components (not shown) to form a module 104 (shown in FIG. figure 4 by a rectangle in solid lines).
  • These other components for example capacitor diodes, bipolar transistors, if they are in default, go into a closed state and let current flow. These other components do not need to be associated with a short circuit switch according to the invention.
  • the short-circuit switch 101 is connected in parallel with the associated electronic component 13 and is located between the input and the output of the module 104. Means 102 are shown for detecting a failure of one of the electronic components 13 and for triggering the firing of the pyrotechnic disconnector of the associated short-circuit switch 101 in case of failure. This has been done at only one of the electronic components 13 for the sake of clarity, but of course each of the electronic components 13 is associated with such means 102. Switching a short circuit switch 101 to close it allows a flow of current in the branch B1, B2, B3 in which the faulty electronic component 13 is located without go through this faulty electronic component 13.
  • the conductor 103 terminating in a triangle is a conductor for setting a reference potential of the module 104. It is connected to one of the terminals of the electronic component 13 and to a contact of the short-circuit switch 101. the ground of the electronic component 13 is connected to the earthed contact of the short-circuit switch.
  • the means 102 for detecting a failure may comprise an ultra-fast fault detection device which following a failure of the electronic component 13 controls the firing of the pyrotechnic disconnector leading to the short circuit of the defective electronic component.
  • the failure of the electronic component causes it to go into an open state. If no short-circuit switch was provided, this open state would prevent the flow of current in the branch in which the faulty electronic component is located.
  • the short circuit switch according to the invention restores the flow of current in this branch.
  • the electronic components 13 are semiconductor power switches such as, for example, thyristors, GTO type thyristors, IGCT type thyristors. , transistors of the IGBT type.

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Abstract

Il s'agit d'un commutateur de court-circuit, destiné à court-circuiter un composant électronique (13), comportant : au moins une paire de contacts électriques (2, 3) avec un contact fixe (2) et un contact mobile (3), le commutateur étant ouvert lorsque les contacts (2, 3) de la paire sont à distance et fermé lorsque les contacts (2, 3) sont en contact électrique, une tige de manoeuvre (5) reliée au contact mobile (3), un élément élastique (9) couplé à la tige de manoeuvre (5) pour la déplacer en translation lorsqu'il se détend, de manière à fermer le commutateur, un élément de libération (7) couplé à la tige de manoeuvre pour la bloquer en translation le commutateur étant ouvert, et pour maintenir comprimé l'élément élastique (9), un sectionneur pyrotechnique (12) pourvu d'un outil de coupe (12.1) pour sectionner l'élément de libération (7).

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • La présente invention est relative à un commutateur de court-circuit à sécurité améliorée. De tels commutateurs de court-circuit peuvent être utilisés notamment dans des équipements à courant continu à haute tension connus sous la dénomination anglaise de HVDC pour High Voltage Direct Current. Ces commutateurs de court-circuit sont qualifiés de rapides, par là on entend qu'ils peuvent se fermer en quelques millisecondes après que l'ordre a été donné.
  • Les équipements comportent une ligne de transmission et à ses deux extrémités un dispositif de conversion de type redresseur d'un côté et de type onduleur de l'autre. Ils sont insérés dans un système de transmission en courant alternatif. Pour transporter sur de longues distances des puissances très importantes, souvent supérieures à 1 000 MW, il est préférable pour des raisons technico-économiques d'adopter une liaison à courant continu au détriment d'une liaison à courant alternatif classique. Une des raisons en est qu'au-delà d'une certaine distance, 50 à 100 km environ pour des liaisons sous-marines, 500 à 1 000 km pour les lignes électriques aériennes, les chutes de tension le long d'une ligne alimentée en courant alternatif sont trop importantes pour permettre la transmission.
  • Généralement les redresseurs et onduleurs sont symétriques et réversibles de manière à pouvoir changer de rôle. Un dispositif de conversion est réalisé de nos jours avec comme composants électroniques, des interrupteurs de puissance à semi-conducteurs tels que des thyristors, des thyristors de type GTO, Gate Turn-Off thyristor, c'est-à-dire thyristor blocable par la gâchette, des thyristors de type IGCT, Integrated Gate-Commutated Thyristor, c'est-à-dire thyristor à gâchette commutée intégré, des transistors de type IGBT, Insulated Gate Bipolar Transitor, c'est-à dire transistor bipolaire à grille isolée.
  • Le commutateur de court-circuit est destiné à court-circuiter très rapidement un composant électronique. La raison en est que ce composant électronique prend un état ouvert lorsqu'il est défaillant. Dans cette application, le composant électronique est un interrupteur de puissance. La mise en court-circuit de l'interrupteur de puissance défaillant permet d'isoler ledit interrupteur de puissance d'autres interrupteurs de puissance qui sont branchés en série avec lui et d'éviter sa dégradation qui pourrait par exemple provoquer un incendie et une réaction en chaîne sur l'ensemble des composants du dispositif de conversion.
    • ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
  • Ces commutateurs de court-circuit comportent généralement une enceinte à vide contenant une paire de contacts électriques avec un contact fixe par rapport à l'enceinte et un contact mobile par rapport au contact fixe. En position de repos, les contacts de la paire sont ouverts. L'apparition d'un défaut sur un des interrupteurs de puissance associé envoie une impulsion électrique sur un organe de manoeuvre du contact mobile pour le mettre en contact électrique avec le contact fixe.
  • Il existe des commutateurs de court-circuit qui utilisent des dispositifs de déclenchement du déplacement du contact mobile à bobine électromagnétique et d'autres de type pyrotechnique. Les commutateurs de court-circuit à dispositifs de déclenchement pyrotechnique sont plus rapides que ceux à bobine électromagnétique.
  • Un commutateur de court-circuit à déclenchement pyrotechnique est décrit par exemple dans la demande de brevet EP 1 514 287 . Une enceinte à vide contient une paire de contacts électriques avec un contact fixe et un contact mobile par rapport au contact fixe. Le contact mobile est solidaire d'une tige de manoeuvre accessible depuis l'extérieur de l'enceinte, elle se prolonge par un tube qui est entouré par un ressort. Le ressort en position comprimée maintient le contact mobile éloigné du contact fixe. Le commutateur de court-circuit est en position ouverte.
  • Le tube loge une cartouche explosive. Pour actionner le commutateur de court-circuit, on fait exploser la cartouche explosive et l'explosion brise le tube en morceaux, le ressort se détend et entraîne en translation la tige de manoeuvre de telle sorte que le contact mobile vienne en contact électrique avec le contact fixe. Le commutateur de court-circuit se ferme. Lors de l'explosion, des débris du tube peuvent endommager le ressort et même l'enveloppe à vide. Le commutateur de court-circuit risque alors d'être détérioré et de ne plus se fermer. Un tel commutateur de court-circuit manque de fiabilité et nécessite de la maintenance très onéreuse. De plus, ce commutateur de court-circuit présente des risques pour un opérateur ainsi que pour le circuit électrique contenant les composants électroniques à court-circuiter. De ce fait, des contraintes additionnelles sont ajoutées lors de la manipulation, du transport ou de la commercialisation du commutateur de court-circuit.
  • Un autre commutateur de court-circuit à déclenchement pyrotechnique est décrit dans la demande de brevet WO 2007/095873 . Dans une première configuration présentée dans ce document, le commutateur de court-circuit comporte une paire de contacts électriques avec un contact fixe par rapport à un support et un contact mobile par rapport au contact fixe. Le contact mobile est solidaire d'une tige de manoeuvre, cette tige de manoeuvre coulisse dans un tube fixe par rapport au support et un ressort est logé au fond du tube. La tige de manoeuvre est munie d'une encoche. Un pointeau vient se loger dans l'encoche et bloque la tige de manoeuvre en translation, le ressort étant comprimé. Les contacts électriques sont ouverts dans cette position bloquée en translation de la tige de manoeuvre, le commutateur de court-circuit est ouvert. Le pointeau est relié à une cartouche propulsive placée dans une enceinte étanche. Lors de l'explosion de la cartouche propulsive, le pointeau recule et se libère de la tige de manoeuvre. Elle n'est plus bloquée en translation. Le ressort se détend et la détente du ressort entraîne la tige de manoeuvre en translation de manière à ce que le contact mobile vienne en contact électrique avec le contact fixe. Dans une autre configuration, plus simple, la cartouche propulsive au lieu d'entraîner en translation un pointeau, entraîne directement en translation la tige de manoeuvre dont l'extrémité libre forme le contact mobile. Avant l'explosion de la cartouche propulsive, la tige de manoeuvre est à distance du contact fixe et après l'explosion elle vient en contact électrique avec elle.
  • Un inconvénient de la première configuration est qu'elle est extrêmement sensible aux vibrations. En cas de vibrations importantes, le pointeau peut échapper de l'encoche et la commutation du commutateur de court-circuit de la position ouverte à la position fermée peut se faire de manière non voulue. Dans la seconde configuration, des conditions climatiques particulières peuvent faire que la tige de manoeuvre se décale un peu ou se rétracte et que son extrémité libre ne fasse plus un contact électrique correct ou pas de contact électrique du tout avec le contact fixe. Lors du passage du courant électrique de court-circuit entre la tige de manoeuvre et le contact fixe, une force de répulsion apparaît entre la tige de manoeuvre et le contact fixe. La force de répulsion peut être de quelques kilo Newtons avec des courants électriques de court-circuit de plusieurs kilo ampères.
    • EXPOSÉ DE L'INVENTION
  • La présente invention a justement comme but de proposer un commutateur de court-circuit qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci dessus. Plus particulièrement, la présente invention propose un commutateur de court-circuit qui est plus fiable et plus sûr que les commutateurs de court-circuit de l'art antérieur.
  • Un but de l'invention est en particulier de proposer un commutateur de court-circuit dont la maintenance est simple, les éléments à changer après l'explosion ne concernent pas la paire de contacts électriques.
  • Pour atteindre ces buts, l'invention propose de sectionner un élément de libération qui maintient bloquée en translation une tige de manoeuvre d'un contact mobile, ce dernier étant à distance d'un contact fixe du commutateur de court-circuit, le sectionnement rendant libre le mouvement de la tige de manoeuvre et déclenchant l'extension d'un élément élastique destiné à manoeuvrer en translation la tige de manoeuvre pour que le contact mobile vienne en contact électrique avec le contact fixe.
  • Plus précisément, l'invention est un commutateur de court-circuit, destiné à court-circuiter un composant électronique comportant au moins une paire de contacts électriques avec un contact fixe et un contact mobile par rapport au contact fixe, le commutateur étant ouvert lorsque les contacts de la paire sont à distance et fermé lorsque les contacts sont en contact électrique. Il comporte également une tige de manoeuvre reliée au contact mobile, un élément élastique couplé à la tige de manoeuvre pour la déplacer en translation lorsqu'il se détend de manière à fermer le commutateur, un élément de libération monté entre la tige de manoeuvre et un point de fixation fixe par rapport au contact fixe, pour bloquer en translation la tige de manoeuvre, le commutateur étant ouvert, et pour maintenir comprimé l'élément élastique. Il comporte en outre un sectionneur pyrotechnique pourvu d'un outil de coupe pour sectionner l'élément de libération, l'outil de coupe étant apte à se déplacer en translation d'un état rétracté à un état détendu lorsque le sectionneur pyrotechnique est mis à feu. Le sectionnement entraîne le déblocage de la tige de manoeuvre, la détente de l'élément élastique, le déplacement en translation de la tige de manoeuvre et la fermeture du commutateur.
  • L'élément de libération est interchangeable et est monté de manière amovible entre la tige de manoeuvre et le point de fixation.
  • L'élément de libération peut être un câble, une tige ou un fil.
  • L'élément de libération possède un axe principal, le déplacement de l'outil de coupe se fait de préférence sensiblement perpendiculairement à l'axe principal de l'élément de libération de manière à améliorer l'efficacité du sectionnement.
  • L'élément élastique peut être un ressort qui entoure la tige de manoeuvre, le ressort ayant une extrémité venant en butée contre une butée fixe par rapport au contact fixe et dont l'autre extrémité est couplée à la tige de manoeuvre.
  • Pour simplifier le montage, la butée peut servir de support au sectionneur pyrotechnique.
  • Le commutateur de court-circuit peut comporter une enceinte à vide dans laquelle est placée la paire de contacts électriques, le contact fixe étant solidaire de l'enceinte, la tige de manoeuvre étant accessible depuis l'extérieur de l'enceinte à vide.
  • Pour que le sectionnement ne risque pas d'endommager ni l'enceinte à vide, ni l'élément élastique, l'élément élastique est situé entre l'enceinte à vide et l'élément de libération.
  • L'élément de libération comporte une zone de sectionnement, l'élément élastique est décalé le long de l'axe principal de l'élément de libération par rapport à la zone de sectionnement, ainsi l'élément élastique ne risque pas d'être endommagé lors du sectionnement.
  • Le sectionneur pyrotechnique comporte de préférence, dans un corps tubulaire, une enclume, l'outil de coupe, une cartouche propulsive destinée à manoeuvrer l'outil de coupe vers l'enclume lorsqu'elle est mise à feu, le corps étant pourvu d'une lumière pour y engager l'élément de libération, la lumière se trouvant entre l'enclume et l'outil de coupe en position rétractée.
  • La présente invention concerne également un circuit électrique comportant plusieurs composants électroniques montés en série, chacun des composants ayant deux bornes et étant associé à un commutateur de court-circuit ainsi caractérisé, la paire de contacts électriques du commutateur de court-circuit étant connectée en parallèle aux bornes du composant électronique. Le circuit comporte de plus des moyens pour détecter une défaillance du composant électronique et pour déclencher la mise à feu du sectionneur pyrotechnique du commutateur de court-circuit associé en cas de défaillance.
  • Le circuit électrique est avantageusement de type onduleur ou redresseur, les composants électroniques étant des interrupteurs de puissance à semi-conducteurs.
    • BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
    • les figures 1A, 1B montrent respectivement en position ouverte et fermée un commutateur de court-circuit selon l'invention ;
    • les figures 2A, 2B montrent un sectionneur pyrotechnique utilisé dans le commutateur de court-circuit selon l'invention respectivement en position de repos et après mise à feu ;
    • la figure 3 montre un commutateur de court-circuit selon l'invention en position ouverte monté aux bornes d'un composant électronique ;
    • la figure 4 montre un circuit électrique selon l'invention dont les composants électroniques sont équipés chacun d'un commutateur de court-circuit selon l'invention.
  • Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures décrites ci-après portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.
  • Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
    • EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
  • On va se référer aux figures 1A, 1B qui montrent un exemple de commutateur de court-circuit respectivement dans une position ouverte et dans une position fermée. Le commutateur de court-circuit comporte au moins une paire de contacts électriques 2, 3 avec un contact fixe 2 et un contact mobile 3 par rapport au contact fixe 2. Les contacts électriques 2, 3 peuvent être logés dans une enceinte à vide 4 lorsque les niveaux de tension le requièrent. Dans ce cas, le contact fixe 2 est solidaire de l'enceinte à vide 4. Sur ces figures, on n'a pas représenté de composant électronique que le commutateur de court-circuit selon l'invention est destiné à court-circuiter. Le commutateur de court-circuit selon l'invention peut prendre une position ouverte dans laquelle les contacts électriques 2, 3 sont disjoints et une position fermée dans laquelle les contacts électriques 2, 3 sont en contact électrique l'un avec l'autre.
  • Le contact mobile 2 se prolonge par une tige de manoeuvre 5 accessible depuis l'extérieur de l'enceinte à vide 4, dans la configuration où il y a une enceinte à vide 4. La tige de manoeuvre 5 s'étend selon un axe XX'. L'enceinte à vide 4 peut être équipée de moyens d'étanchéité 6 dans une zone où la tige de manoeuvre sort de l'enceinte 4. La tige de manoeuvre 5 est reliée, de manière amovible à une extrémité d'un élément de libération 7, cet élément de libération 7 ayant une autre extrémité reliée, de manière amovible, à un point de fixation 8 fixe par rapport au contact fixe 2. L'élément de libération 7 est construit autour d'un axe principal qui est confondu avec l'axe XX' de la tige de manoeuvre 5. Un élément élastique 9 est couplé à la tige de manoeuvre 5. Il peut s'agir d'un ressort qui entoure la tige de manoeuvre 5. L'élément élastique 9 est de préférence plus proche de l'élément de libération 7 qu'il ne l'est du contact mobile 3. Il se trouve à l'extérieur de l'enceinte à vide 4.
  • L'élément de libération 7 coopère à ses deux extrémités avec des moyens de fixation détachables 10 répartis d'une part sur l'élément de libération 7 et d'autre part d'un côté au point de fixation 8 et de l'autre côté sur la tige de manoeuvre 5. Les moyens de fixation 10 peuvent comprendre au niveau de l'élément de libération 7, une ouverture 10.1 par exemple un oeillet.
  • Ils peuvent comprendre au niveau du point de fixation 8 et de la tige de manoeuvre 5 une pièce sensiblement en U 10.2 ayant deux branches munies chacune d'au moins une ouverture 10.3, deux ouvertures sur des branches différentes étant en regard, les deux ouvertures 10.3 devant accueillir une goupille 10.4, l'ouverture 10.1 venant se loger entre les deux bras de la pièce en U 10.2 et étant traversé par la goupille 10.4. Les moyens de fixation 10 sont aisément détachables, ils permettent de changer aisément d'élément de libération 7 lorsque ce dernier à été sectionné.
  • L'élément élastique 5 peut être un ressort. L'élément élastique 5 a une extrémité reliée à la tige de manoeuvre 5, du côté du contact mobile 2 et l'autre extrémité, située du côté de l'élément de libération 7, qui vient en butée contre une butée 11 fixe par rapport au contact fixe 2. L'élément élastique 9 peut prendre un état comprimé dans lequel il emmagasine de l'énergie et un état détendu. Lorsque l'élément de libération 7 est monté entre le point de fixation 8 et la tige de manoeuvre 5, l'élément élastique 9 est dans son état comprimé. L'élément de libération 7 maintient l'élément élastique 9 dans son état comprimé.
  • Le commutateur de court-circuit comporte en outre un sectionneur pyrotechnique 12 destiné à sectionner l'élément de libération 7. Il comporte un outil de coupe 12.1 manoeuvré par une cartouche propulsive 12.2. Des détails du sectionneur pyrotechnique 12 sont montrés sur les figures 2A, 2B. Le sectionneur pyrotechnique 12 peut prendre également deux états, dans le premier dit au repos, l'outil de coupe 12.1 est rétracté, sans contact avec l'élément de libération 7. Dans l'autre état dit percuté, l'outil de coupe 12.1 est en extension. Le sectionneur pyrotechnique 12 a été actionné, il a déplacé l'outil de coupe 12.1 en translation jusqu'à atteindre l'élément de libération 7 et le sectionner.
  • Dans la configuration de la figure 1A, comme on l'a déjà dit, le contact mobile 3 est éloigné du contact fixe 2, l'élément élastique 9 est comprimé, le sectionneur pyrotechnique 12 est au repos, l'outil de coupe 12.1 est rétracté, l'élément de libération 7 est entier, il n'a pas été cisaillé. Le commutateur de court-circuit est ouvert.
  • Dans la configuration de la figure 1B, le contact mobile 3 est en contact électrique avec le contact fixe 2, l'élément élastique 9 est en extension, le sectionneur pyrotechnique 12 a été mis à feu et l'outil de coupe 12.1 est passé en extension, il a percuté l'élément de libération 7 au niveau d'une zone de sectionnement 7.1. Il a sectionné l'élément de libération 7. L'élément de libération 7 même sectionné reste solidaire d'une part du point de fixation 8 et d'autre part de la tige de manoeuvre 5 du contact mobile 3. La tige de manoeuvre 5 a pénétré un peu plus dans l'enceinte à vide 4 et le contact mobile 3 est en contact électrique avec le contact fixe 2, fermant ainsi le commutateur de court-circuit selon l'invention. L'élément élastique est décalé, le long de l'axe XX' par rapport à la zone de sectionnement 7.1.
  • On va maintenant, en se référant aux figures 2A, 2B, détailler la structure du sectionneur pyrotechnique 12. Un tel sectionneur pyrotechnique 12 est un produit vendu dans le commerce.
  • Il comporte un corps tubulaire 12.3 contenant depuis une extrémité une cartouche propulsive 12.2 couplée à un outil de coupe 12.1 et en terminaison à l'autre extrémité une enclume 12.4. La cartouche propulsive 12.2 est apte à être mise à feu par une impulsion électrique. Des conducteurs permettant l'amenée de l'impulsion électrique sont référencés 12.5. Lors de la mise à feu de la cartouche propulsive 12.2, l'outil de coupe 12.1 est animé d'un mouvement de translation visant à le rapprocher de l'enclume 12.4 et donc de l'élément de libération 7. En effet, le corps tubulaire 12.3 est pourvu d'une lumière 12.6 permettant la mise en place de l'élément de libération 7 que l'on veut sectionner. La lumière 12.6 se trouve à proximité de l'enclume 12.4, ce qui fait que lors de la mise à feu du sectionneur pyrotechnique 12, l'élément de libération 7 sera pris entre l'enclume 12.4 et l'outil de coupe 12.1. Lorsque l'on met à feu la cartouche propulsive 12.2, l'outil de coupe 12.1 passe d'une position rétractée à une position en extension, dans laquelle il se rapproche de l'enclume 12.4 et sectionne l'élément de libération 7 qu'il trouve sur son trajet vers l'enclume 12.4. Le sectionnement se fait au niveau d'une portion 7.1 de l'élément de libération 7 mise en place dans la lumière 12.6. Cette portion 7.1 de l'élément de libération 7 vient se caler contre l'enclume 12.4. L'élément de libération 7 peut être une tige ou avantageusement un câble ou même un fil métallique. Le sectionneur pyrotechnique 12 est fixe par rapport au contact fixe 2.
  • La butée 11 peut servir de support au sectionneur pyrotechnique 12. Il est possible en outre que la butée 11 prenne la forme d'une paroi de protection de l'élément élastique 9, de la tige de manoeuvre 5, de l'enceinte à vide 4, si elle existe, contre d'éventuels débris provenant de l'élément de libération 7 lorsqu'il a été sectionné. Elle est représentée sensiblement normale à la direction de déplacement de la tige de manoeuvre 5. D'ailleurs, elle possède un trou 11.1 et l'ensemble tige de manoeuvre 5, élément de libération 7 passe à travers ce trou 11.1.
  • On va maintenant étudier le processus pour passer de la configuration de la figure 1A à celle de la figure 1B. Lorsque le sectionneur pyrotechnique 12 reçoit une impulsion électrique de mise à feu indiquant que le composant électronique (non représenté) qu'il doit court-circuiter est défaillant, la cartouche propulsive 12.2 explose et propulse l'outil de coupe 12.1 en translation vers l'enclume 12.4. L'outil de coupe 12.1 sur son trajet rencontre l'élément de libération 7. Il le sectionne. L'outil de coupe 12.1 se déplace sensiblement perpendiculairement à l'axe principal de l'élément de libération 7.
  • Une fois l'élément de libération 7 sectionné, la tige de manoeuvre 5 est libre en translation et l'élément élastique 9 n'est plus maintenu en compression. L'élément élastique 9 se détend et cède de l'énergie à la tige de manoeuvre 5. Ici les effets de la gravité ne sont pas exploitables. L'orientation du commutateur de court-circuit n'a pas d'importance. La détente de l'élément élastique lui confère une vitesse bien plus importante que celle qu'elle aurait en l'absence d'élément élastique. La vitesse de fermeture est avantageusement supérieure ou égale à environ 1,2 m/s.
  • Le contact mobile 3 vient en contact électrique avec le contact fixe 2. Le commutateur de court-circuit se ferme. La direction de déplacement du contact mobile 3 se fait sensiblement selon l'axe XX' de la tige de manoeuvre 5.
  • On se réfère à la figure 3 qui montre schématiquement le commutateur de court-circuit selon l'invention coopérant avec un composant électronique 13 qu'il doit court-circuiter. Ce dernier comporte deux bornes 13.1, 13.2. Le contact fixe 2 est relié électriquement à l'une des bornes, référencée 13.1 du composant électronique 13 et le contact mobile 3 à l'autre borne 13.2. Le commutateur de court-circuit est monté en parallèle avec le composant électronique 13. En position fermée, le commutateur de court-circuit court-circuite le composant électronique.
  • Pour réarmer le commutateur de court-circuit selon l'invention, une fois qu'il est passé de l'état ouvert à l'état fermé comme illustré sur les figures 1A et 1B, il suffit de retirer le sectionneur pyrotechnique 12 et de le remplacer par un neuf et d'ôter les morceaux de l'élément de libération 7 sectionné qui restent solidaire d'une part du point de fixation 8 et d'autre part de la tige de manoeuvre 5 et de les remplacer par un élément de libération 7 neuf. Les moyens de fixation 10 de l'élément de libération 7 sont aisément démontables et remontables, par exemple en ôtant la goupille 10.4. Ce réarmement peut se faire de manière particulièrement aisée. Les pièces sur lesquelles on intervient sont faciles d'accès.
  • Les coûts de maintenance sont modérés car ces pièces sont peu onéreuses. Les pièces à changer ne touchent pas les contacts électriques 2, 3 du commutateur de court-circuit, ils peuvent rester sous vide dans l'enceinte à vide 4. L'enceinte à vide 4 contenant les contacts électriques 2, 3, elle ne risque pas d'être détériorée par la mise à feu du sectionneur pyrotechnique 12. Elle en est éloignée d'une part, et d'autre part, l'explosion de la cartouche propulsive 12.2 se fait dans un endroit confiné, à l'intérieur du corps 12.3 du sectionneur pyrotechnique 12. Il n'y a pas de risque de pollution dû à des éclats formés lors de l'explosion de la cartouche propulsive 12.2.
  • Un tel commutateur de court-circuit n'est pas aussi sensible aux vibrations que celui de l'art antérieur décrit dans la demande de brevet WO 2007/095873 . Il ne peut se déclencher de façon involontaire en cas de vibration. La libération du contact mobile pour qu'il vienne en contact avec le contact fixe ne peut se faire de manière involontaire. On choisit le matériau de l'élément de libération 7 pour que le sectionnement se fasse de manière nette, sans débris, ce qui réduit les risques de projection et ne fait pas prendre de risque à un utilisateur. Mais ce qui compte principalement, c'est sa solidité qui doit être suffisante pour qu'en position ouverte, un espace minimum soit maintenu entre le contact fixe 2 et le contact mobile 3, l'élément élastique 9 étant dans l'état comprimé. Cet espace minimum dépend de la tension aux bornes des deux contacts 2, 3. Typiquement, pour une tension de 12,5 kV, un espace de l'ordre de 4 mm doit exister.
  • L'élément de libération 7 peut être métallique par exemple, en acier. Mais il est bien entendu que d'autres matériaux non métalliques peuvent convenir s'ils ont les propriétés de robustesse requises.
  • Il a une forme allongée et peut être formé d'une tige, d'un câble, d'un fil par exemple.
  • Le sectionneur pyrotechnique 12 peut être installé seulement lorsque le branchement du commutateur de court-circuit est fait aux bornes du composant électronique. Le transport et l'installation du commutateur de court-circuit peuvent se faire en l'absence de la cartouche propulsive. Le commutateur de court-circuit est sûr et conserve son intégrité avant, pendant et après la commutation.
  • Par rapport aux commutateurs de court-circuit dans lesquels la commutation est initiée de manière électromagnétique, le commutateur de court-circuit objet de l'invention, comporte un nombre de pièces réduit de manière significative et donc possède un coût moindre. La réduction du nombre de pièces augmente la sécurité du commutateur. Par contre, il faut changer les pièces usagées après commutation comme on l'a déjà évoqué.
  • On a représenté sur la figure 4 un circuit électrique 100 avec des composants électroniques 13 équipés chacun d'un commutateur de court-circuit 101 selon l'invention. Dans l'exemple décrit, le circuit électrique 100 est un dispositif de conversion de courant électrique représenté de façon partielle. Il comporte plusieurs branches B1, B2, B3... comprenant chacune plusieurs composants électroniques 13 à court-circuiter montés en série, les branches B1, B2, B3.....étant montées en parallèles. Un commutateur de court-circuit 101 est associé à chacun des composants électroniques 13. Chaque composant électronique 13 à court-circuiter peut être monté avec d'autres composants électroniques (non représentés) pour former un module 104 (illustré sur la figure 4 par un rectangle en traits pleins). Ces autres composants, par exemple des diodes des condensateurs, des transistors bipolaires, s'ils sont en défaut se mettent dans un état fermé et laissent passer du courant. Ces autres composants n'ont pas besoin d'être associés à un commutateur de court-circuit selon l'invention.
  • Le commutateur de court-circuit 101 est monté en parallèle avec le composant électronique 13 associé et se trouve entre l'entrée et la sortie du module 104. On a représenté des moyens 102 pour détecter une défaillance d'un des composants électroniques 13 et pour déclencher la mise à feu du sectionneur pyrotechnique du commutateur de court-circuit 101 associé en cas de défaillance. On a fait cela au niveau d'un seul des composants électroniques 13 dans un souci de clarté, mais bien entendu chacun des composants électroniques 13 est associé à de tels moyens 102. La commutation d'un commutateur de court-circuit 101 pour le fermer permet une circulation du courant dans la branche B1, B2, B3 dans laquelle se trouve le composant électronique 13 défaillant sans passer par ce composant électronique 13 défaillant. Le conducteur 103 se terminant par un triangle est un conducteur de mise à un potentiel de référence du module 104. Il est relié à l'une des bornes du composant électronique 13 et à un contact du commutateur de court-circuit 101, la borne mise à la masse du composant électronique 13 est reliée au contact mis à la masse du commutateur de court-circuit.
  • Les moyens 102 pour détecter une défaillance peuvent comporter un dispositif de détection de défaut ultra-rapide qui suite à une défaillance du composant électronique 13 commande la mise à feu du sectionneur pyrotechnique conduisant au court-circuit du composant électronique défectueux. La défaillance du composant électronique entraîne sa mise dans un état ouvert. Si l'on ne prévoyait pas de commutateur de court-circuit cet état ouvert empêcherait le passage de courant dans la branche dans laquelle se trouve le composant électronique défaillant. Le commutateur de court-circuit selon l'invention rétablit le passage du courant dans cette branche.
  • Dans l'application décrite d'un circuit de conversion de courant de type redresseur ou onduleur, les composants électroniques 13 sont des interrupteurs de puissance à semi-conducteurs tels que par exemple des thyristors, des thyristors de type GTO, des thyristors de type IGCT, des transistors de type IGBT.
  • Bien que plusieurs modes de réalisation de la présente invention aient été décrits de façon détaillée, on comprendra que différents changements et modifications puissent être apportés sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (12)

  1. Commutateur de court-circuit, destiné à court-circuiter un composant électronique (13), comportant :
    au moins une paire de contacts électriques (2, 3) avec un contact fixe (2) et un contact mobile (3) par rapport au contact fixe (2), le commutateur étant ouvert lorsque les contacts (2, 3) de la paire sont à distance et fermé lorsque les contacts (2, 3) sont en contact électrique,
    une tige de manoeuvre (5) reliée au contact mobile (3),
    un élément élastique (9) couplé à la tige de manoeuvre (5) pour la déplacer en translation lorsqu'il se détend de manière à fermer le commutateur,
    un élément de libération (7) monté entre la tige de manoeuvre (5) et un point de fixation (8) fixe par rapport au contact fixe (2), pour bloquer en translation la tige de manoeuvre (5), le commutateur étant ouvert, et pour maintenir comprimé l'élément élastique (9), caractérisé en ce qu'il comporte en outre un sectionneur pyrotechnique (12) pourvu d'un outil de coupe (12.1) pour sectionner l'élément de libération (7), l'outil de coupe (12.1) étant apte se déplacer en translation d'un état rétracté à un état détendu lorsque le sectionneur pyrotechnique (12) est mis à feu, le sectionnement entraînant le déblocage de la tige de manoeuvre (5), la détente de l'élément élastique (9), le déplacement en translation de la tige de manoeuvre (5) et la fermeture du commutateur.
  2. Commutateur de court-circuit selon la revendication 1, dans lequel l'élément de libération (7) est interchangeable et est monté de manière amovible entre la tige de manoeuvre (5) et le point de fixation (8).
  3. Commutateur de court-circuit selon la revendication 2, dans lequel l'élément de libération (7) est un câble, une tige ou un fil.
  4. Commutateur de court-circuit selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément de libération (7) possède un axe principal (XX'), le déplacement de l'outil de coupe (12.1) se faisant sensiblement perpendiculairement à l'axe principal de l'élément de libération (7).
  5. Commutateur de court-circuit selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément élastique (9) est un ressort qui entoure la tige de manoeuvre (5), le ressort ayant une extrémité venant en butée contre une butée fixe (11) par rapport au contact fixe (3) et dont l'autre extrémité est couplée à la tige de manoeuvre (5).
  6. Commutateur de court-circuit selon la revendication 5, dans lequel la butée (11) sert de support au sectionneur pyrotechnique (12).
  7. Commutateur de court-circuit selon l'une des revendications précédentes, comportant une enceinte à vide (4) dans laquelle est placée la paire de contacts électriques (2, 3), le contact fixe (2) étant solidaire de l'enceinte (4), la tige de manoeuvre (5) étant accessible depuis l'extérieur de l'enceinte à vide (4).
  8. Commutateur de court-circuit selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'élément élastique (9) est situé entre l'enceinte à vide (4) et l'élément de libération (7).
  9. Commutateur de court-circuit selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément de libération (7) possède un axe principal (XX') et une zone de sectionnement (7.1), l'élément élastique (9) étant décalé le long de l'axe principal (XX') de la zone de sectionnement (7.1).
  10. Commutateur de court-circuit selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le sectionneur pyrotechnique (12) comporte, dans un corps tubulaire (12.3), une enclume (12.4), l'outil de coupe (12.1), une cartouche propulsive (12.2) destinée à manoeuvrer l'outil de coupe (12.1) vers l'enclume (12.4) lorsqu'elle est mise à feu, le corps (12.3) étant pourvu d'une lumière (12.6) pour y engager l'élément de libération (7), la lumière (12.6) se trouvant entre l'enclume (12.4) et l'outil de coupe (12.1) en position rétractée.
  11. Circuit électrique comportant plusieurs composants électroniques (13) montés en série, chacun des composants (13) ayant deux bornes (13.1, 13.2), caractérisé en ce que chacun des composants électroniques (13) est associé à un commutateur de court-circuit selon l'une des revendications précédentes 1 à 10, la paire de contacts électriques (2, 3) du commutateur de court-circuit étant connectée en parallèle aux bornes (13.1, 13.2) du composant électronique (13) et en ce qu'il comporte de plus des moyens (102) pour détecter une défaillance du composant électronique (13) et pour déclencher la mise à feu du sectionneur pyrotechnique (12) du commutateur de court-circuit associé en cas de défaillance.
  12. Circuit électrique selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il est de type onduleur ou redresseur, les composants électroniques étant des interrupteurs de puissance à semi-conducteurs.
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