EP3014645A1 - Contacteur electrique et procede de commande d'un tel contacteur - Google Patents

Contacteur electrique et procede de commande d'un tel contacteur

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EP3014645A1
EP3014645A1 EP14735512.7A EP14735512A EP3014645A1 EP 3014645 A1 EP3014645 A1 EP 3014645A1 EP 14735512 A EP14735512 A EP 14735512A EP 3014645 A1 EP3014645 A1 EP 3014645A1
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EP
European Patent Office
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movable contact
movable
contactor
fixed contacts
magnetic part
Prior art date
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Application number
EP14735512.7A
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German (de)
English (en)
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EP3014645B1 (fr
Inventor
Michel Lauraire
Didier Vigouroux
Vincent GEFFROY
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Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries SAS
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Publication date
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Publication of EP3014645A1 publication Critical patent/EP3014645A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3014645B1 publication Critical patent/EP3014645B1/fr
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H1/54—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position by magnetic force
    • 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
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    • H01H1/00—Contacts
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    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
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    • H01H1/54—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position by magnetic force
    • H01H2001/545—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position by magnetic force having permanent magnets directly associated with the contacts
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H77/00—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting
    • H01H77/02—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism
    • H01H77/10—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening
    • H01H77/101—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening with increasing of contact pressure by electrodynamic forces before opening

Definitions

  • the present invention relates to an electric contactor and a method of controlling such a contactor.
  • the electrical contactor comprises at least one pair of fixed contacts and, for each pair of fixed contacts, a movable contact between a closed position and an open position. More specifically, the fixed contacts are electrically connected to each other, when the movable contact is in the closed position, and electrically isolated from each other, when the movable contact is in the open position.
  • the contactor also includes a contact holder adapted to maintain the movable contact and a first magnetic part secured to the contact carrier and placed opposite the moving contact.
  • the contactor comprises an actuator adapted to control the displacement of the contact carrier between a first position corresponding to the closed position of the movable contact and a second position corresponding to the open position of the movable contact.
  • the contactor is generally included in an electrical installation and placed downstream of a protection device, such as a fuse or a circuit breaker, intended to ensure the protection of the installation in the event of a short circuit, when the moving contact is in closed position and also when closing the movable contact.
  • a protection device such as a fuse or a circuit breaker
  • contact pads positioned on the fixed and movable contacts are strongly heated by the electric arc and are in a pasty or liquid phase, so that there is a significant risk of welding of the movable contact with the fixed contacts, in addition to other risks of destruction of the contactor due to the stresses generated by the electric arc, and wear of the contacts.
  • a persistent challenge in the field of electrical contactors is that the contactor is coordinated with the protective device, that is to say, it does not endanger the electrical installation or its user.
  • the contactor must be set so that the magnet sucks off for a defined fault current value, causing a sufficient repulsion force, which guarantees the complete opening of the mobile contact without welding or destruction.
  • the detachment of the magnetic sucker for the defined value of fault current is difficult to obtain precisely because it is a mechanical solution of tearing, and the repulsive force caused by the sucker is sensitive among other things at the temperature.
  • the total opening of the moving contact is only guaranteed for high fault current values, involving a large repulsion force between the fixed contacts and the moving contact.
  • the object of the invention is therefore to provide an electrical contactor to ensure better coordination with a protective device such as a circuit breaker, that is to say by limiting the risk of welding or destruction of the contactor during the occurrence of a fault current for a wide range of fault currents.
  • the subject of the invention is an electrical contactor comprising at least one pair of fixed contacts and, for the or each pair of fixed contacts, a movable contact between a closed position and an open position, the fixed contacts being, in the closed position of the movable contact, electrically connected to each other via the movable contact and being electrically isolated from each other in the open position of the movable contact.
  • the contactor also includes a contact holder adapted to maintain the or each movable contact, preferably via a spring, the contact carrier being movable between a first position corresponding to the closed position of the movable contact and a second position corresponding to the open position of the movable contact, as well as a first magnetic piece secured to the movable contact holder and placed opposite the or each movable contact.
  • the contactor also comprises an actuator capable of controlling the displacement of the movable contact carrier between its first and second positions, according to a control law, and a current sensor capable of measuring the current flowing through each pair of fixed contacts and each contact. associated mobile.
  • control law of the actuator comprises the displacement of the movable contact carrier from its first position to its second position when a current of value greater than a predetermined threshold is measured by the current sensor, the first magnetic part being then displaced by the movable contact holder and bearing against the movable contact and to its open position.
  • each moving contact when the value of the current flowing through the fixed contacts and each associated moving contact is less than the predetermined threshold, each moving contact remains in closed position without soldering, and when the value of the current flowing through the fixed contacts and each moving contact associated is greater than the predetermined threshold, the opening of the movable contact is guaranteed by moving the movable contact carrier from its first position to its second position.
  • the moving contact opens quickly without welding or destruction of the contactor.
  • the electric contactor further comprises one or more of the following characteristics, taken individually or in any technically permissible combination:
  • the electric contactor comprises a coil and an electronic control module, the electronic control module being able to drive a driving current through the coil according to a driving law, the coil being able to control the displacement of the movable contact carrier as a function of the running through it,
  • the current sensor is, for the or each pair of fixed contacts, positioned around one of the fixed contacts,
  • the or each first magnetic part is integral with the movable contact carrier, the or each first magnetic part is secured to the movable contact carrier by overmolding,
  • the corresponding first and second magnetic parts are adapted to apply a closing force to the corresponding mobile contact tending to keep the moving contact in the closed position
  • the corresponding first and second magnetic parts are capable of exerting an opening force on the movable contact carrier in the direction of movement of the movable contact carrier from its first position towards its second position.
  • the invention also relates to a method of controlling a contactor comprising at least one pair of fixed contacts and, for the or each pair of fixed contacts, a movable contact between a closed position and an open position, the fixed contacts. being, in the closed position of the movable contact, electrically connected to each other via the movable contact and being electrically isolated from each other in the open position of the movable contact.
  • the contactor also comprises a contact-holder suitable for holding the or each movable contact, preferably by means of a spring, the contact carrier being movable between a first position corresponding to the closed position of the movable contact and a second position.
  • the contactor also comprises an actuator capable of controlling the displacement of the movable contact carrier between its first and second positions, according to a control law, and a current sensor capable of measuring the current flowing through each pair of fixed contacts and each contact. associated mobile.
  • the method comprises, when controlling the opening of the or each movable contact, the following steps:
  • the method of controlling an electric contactor further comprises one or more of the following characteristics, taken separately or in any technically permissible combination:
  • step c) the first magnetic part exerts an opening force on the movable contact carrier in the direction of its displacement
  • the contactor comprises a second magnetic part, while in step c) the second magnetic part increases the opening force exerted on the movable contact carrier in the direction of its displacement .
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a three-phase contactor according to the invention.
  • FIG. 2 is a perspective representation of a switching block of the contactor of FIG. 1;
  • Figure 3 is a sectional view along the plane III of Figure 2;
  • Figure 4 is a sectional view along the plane IV of Figure 2;
  • FIG. 5 is a view similar to that of Figure 3, the movable contact being in the open position;
  • FIG. 6 is a view similar to that of Figure 4, the movable contact being in the open position;
  • FIG. 7 is a set of four curves representing, as a function of time, the current flowing through the fixed contacts and the associated moving contact, the arc voltage between the fixed contacts and the associated moving contact, the movement of a moving vane. the actuator and moving the movable contact; and
  • FIG. 8 is a flowchart of a control method according to the invention.
  • a three-phase contactor comprises three switching blocks 12, an actuator 14, three current sensors 16 and an electronic control module 18.
  • the contactor 10 thus comprises, for each phase, a switching block 12 and a current sensor 16.
  • the electronic module 18 comprises both a control member and a processing member, not shown.
  • the switching block 12 shown in FIG. 2 comprises two fixed contacts
  • the fixed contacts 22 are, in the closed position of the movable contact 24, electrically connected to each other via the movable contact 24, and are electrically isolated from one another in the open position of the movable contact 24.
  • Z is a vertical direction in which each moving contact moves.
  • X denotes a longitudinal direction along which a pair of fixed contacts 22 extends, the longitudinal direction X being perpendicular to the vertical direction Z.
  • Y is a transverse direction in which the switching blocks 12 are aligned, the transverse direction Y being perpendicular to the vertical direction Z and the longitudinal direction X.
  • the switching unit 12 also comprises a contact holder 26 capable of holding and driving in translation, in the vertical direction Z, each moving contact 24.
  • the switching unit 12 comprises a first magnetic part 28 and a second magnetic part 30.
  • the actuator 14 comprises a movable ferromagnetic pallet 32 mechanically connected to the contact carrier 26, a ferromagnetic portion 33 and a coil 34 adapted to control the movement of the mobile pallet 32.
  • the coil 34 is connected to the electronic module 18 via an electrical connection 36.
  • the actuator 14 is able to control the movement of the movable pallet 32, and by mechanical connection, the contact carrier 26 according to a control law.
  • Each current sensor 16 is able to measure the current flowing through the corresponding pair of fixed contacts 22.
  • Each current sensor 16 is positioned around one of the two fixed contacts 22 specific to each switching block 12.
  • the control module 18 is able to compare the current measured by each current sensor with a predetermined threshold and to drive, according to a control law, a current flowing through the coil 34, so as to interrupt the current flowing through the coil When the current measured by at least one current sensor 16 is greater than the predetermined threshold.
  • Each fixed contact 22 comprises a contact pad 38.
  • the two fixed contacts 22 specific to each switching block 12 respectively correspond to a current input terminal and a current output terminal.
  • Each movable contact 24 comprises a central portion 39 and two contact pads 40.
  • the contact carrier 26 is movable between a first position corresponding to the closed position of the movable contact 24 and a second position corresponding to the open position of the movable contact 24.
  • the movable contact holder 26 supports the movable contact 24 via a first spring 42 positioned between the movable contact holder 26 and the second magnetic part 30, knowing that the second magnetic part 30 is mechanically connected to the movable contact 24 or resting against the moving contact 24.
  • the first magnetic piece 28 is next to the second magnetic piece
  • the first magnetic part 28 has, in the vertical plane comprising the transverse direction Y, corresponding to the section plane IV, the shape of a U defining a central zone 44, two lateral branches 46 , 48 and an opening 50, as shown in Figure 4.
  • the first magnetic part 28 is integral with the movable contact holder 26.
  • the first magnetic part 28, is preferably overmolded in the movable contact holder 26 or simply maintained by the
  • the first magnetic part 28, more precisely its central zone 44 forms a first air gap E1 with the movable contact 24 when the movable contact 24 is in the closed position.
  • the first air gap E1 makes it possible to guarantee wear protection of the contact pads 38, 40.
  • the second magnetic part 30 is secured to the movable contact 24, by coupling or simple support, against the corresponding central portion 39. It is connected to the movable contact holder 26 by the first spring 42.
  • the second magnetic piece 30 is generally flat parallel to a plane passing through the longitudinal direction X and the transverse direction Y.
  • the first magnetic part 28 and the second magnetic part 30 are arranged and dimensioned so that a second air gap E2, which is not zero, remains between the two magnetic parts 28 and 30 in the closed position of the moving contact 24, whatever the degree of wear of the contact pads 38, 40.
  • the first magnetic part 28 and the second magnetic part 30 are arranged to form the opening 50 in which the central portion 39 is located. They thus form, with the movable contact 24, an electromagnetic sub-assembly of the electromagnet type.
  • the first magnetic part 28 and the second magnetic part 30 are clean, when the movable contact 24 is in the closed position and traversed by a current, to produce a first force F1, also called closing force, in the vertical direction Z, tending to keep the movable contact 24 in the closed position.
  • the movable pallet 32 is able to move the movable contact holder 26 between its first position and its second position.
  • the control module 18 is thus able to trigger the movement of the movable pallet 32 from its first position to its second position by interrupting the current flowing through the coil 34 as a function of the information it receives from the current sensors 16.
  • the coil 34 is able to control the displacement of the movable contact holder 26 as a function of the current flowing through it.
  • the central portion 39 is, in the vertical plane comprising the longitudinal direction X, corresponding to the section plane III, T-shaped with the two ends of the horizontal bar of the T which support the two contact pads 40 (Figure 3). In the vertical plane comprising the transverse direction Y (section plane IV), the central portion 39 is blade-shaped ( Figure 4).
  • the first spring 42 is, when the movable contact 24 is in the closed position, able to exert a pressure force, in the vertical direction Z, to ensure a pressure of the movable contact 24 against the corresponding fixed contacts 22.
  • the first gap E1 is not zero.
  • the spring 42 is suitable for exerting a second force F2, along the vertical axis Z, on the movable contact holder 26 so as to accelerate the opening of the movable contact 24.
  • the movable contact 24 is in the open position, and the first gap E1 and the second air gap E2 are substantially zero.
  • the first gap is preferably between 0.5 millimeters (mm) and 1.5 mm, more preferably equal to 0.8 mm and the second air gap is preferably between 0.1 mm and 1 mm, more preferably equal to 0.5 mm.
  • the movable contact 24 As the movable contact 24 is in the closed position, it abuts against the fixed contacts 22 and the first force F1 generates a third force F3, also called the opening force, which tends to attract the first magnetic part 28 towards the moving contact. 24, that is, down. Knowing that the first magnetic part 28 is overmolded in the contact holder 26, the third force F3 is also exerted on the contact holder 26 and thus on the mobile pallet 32 which is connected thereto. Thus, the third force F3 is exerted on the moving pallet 32 of the actuator 14 in the direction of the opening of the actuator 14, that is to say the opening of the movable contact 24.
  • a third force F3 also called the opening force
  • a fourth repulsion force F4 is generated, in the vertical direction Z, between the movable contact 24 and the corresponding fixed contacts 22, and urges the opening of the movable contact 24
  • the first force F1 and the pressure force exerted on the movable contact 24 keep the moving contact 24 in the closed position, and the actuator 14 remains closed thanks to a holding current flowing in the coil. 34.
  • the holding current is controlled by the control module 18.
  • the control module 18 detects this exceeding threshold.
  • the control module 18 is then able to interrupt the holding current in the coil 34 by applying the control law.
  • the holding current of the actuator 14 in the closed position is interrupted, and the force exerted on the movable pallet 32 in the direction of the opening of the movable contact 24, and therefore the opening of the actuator 14, becomes greater than the closing force of the actuator 14.
  • the moving pallet 22 thus moves the movable contact holder 26 towards its second position, ie towards the bottom, under the effect:
  • the predetermined threshold is set according to the size of the contactor 10.
  • this threshold is between ten and twenty times a nominal current In of an electrical installation on which the contactor 10 is connected, preferably substantially equal to fifteen times the nominal current In.
  • the pallet 32 has an opening stroke much larger than the first gap E1 since it must also ensure the opening distance of the movable contact 24 relative to the fixed contacts 22.
  • the movable pallet 32 moves downwards, and causes the movable contact holder 26 to move downwards, so that each first gap E1 and each second gap E2 decreases and becomes substantially zero, and each first magnetic piece 28 comes into contact with the corresponding movable contact 24 and move it to the open position.
  • the mobile pallet 32 When the mobile pallet 32 has traveled the first gap E1, it has reached a high speed.
  • the first magnetic parts 28 then come into contact with the corresponding central parts 39 and a subassembly formed of the mobile pallet 32, the movable contact holder 26, the first magnetic parts 28 and the movable contacts 24 move at a speed sufficient to ensure correct opening of the movable contacts 24, that is to say without risk of welding of the latter on the corresponding fixed contacts 22, and without risk of destruction of the contactor 10.
  • the movable pallet 32 is moved to full opening of each mobile contact 24.
  • the first magnetic parts 28 strike the corresponding mobile contact 24 with a significant kinetic energy due to the strong acceleration of the movable pallet 32, due in particular to the first force F1.
  • the first magnetic parts 28 thus cause the opening of the movable contact 24, and prevent the closure thereof after a repulsion thereof under the effect of electrodynamic forces, corresponding to the fourth force F4.
  • the opening speed of the pallet 32 implies that the movable contact 24 does not have time to be welded on the corresponding fixed contacts 22 before being struck by the first piece 28.
  • the contactor 10 comprises three current sensors 16 and it is the first of the three current sensors 16 which detects a current fault, of value greater than the predetermined threshold, which triggers, via the control module 18, the interruption of the holding current of the actuator 14 and the opening of the actuator 14.
  • the first, second, third, and fourth curves C1, C2, C3, C4 respectively represent, for a contactor 10 comprising a single switching block 12, the evolution of the current flowing through the moving contact 24, of the arc voltage between the movable contact 24 and the corresponding fixed contacts 22, the displacement of the movable contact 24 and the movement of the pallet 32, as a function of time, during the occurrence of an electrical fault and the control by the actuator 14 of the opening of the movable contact 24.
  • the first curve C1 corresponds to a negative current I
  • the second curve C2 corresponds to a negative voltage V.
  • the third and fourth curves C3, C4 correspond to a displacement ⁇ , along the Z axis, expressed as a function of the position of the moving pallet 32.
  • the displacement ⁇ is considered as zero when the movable pallet 32 is in the closed position, c that is, the coil is traversed by the holding current.
  • the displacement has, by convention, been chosen to have a negative value in FIG. 7, this displacement being directed downwards.
  • the control law comprises the displacement of the movable contact holder 26 from its first position to its second position when a current of value greater than the predetermined threshold is measured by the current sensor 16.
  • the control law comprises the movement of the pallet mobile 32, and therefore the movable contact holder 26, when a current of value greater than the predetermined threshold is measured.
  • the first magnetic part 28 is thus displaced by the movable contact holder 26 towards the open position of the movable contact 24 and bears against the movable contact 24.
  • a method of controlling the opening of the electric contactor 10, that is to say the movable contact 24 and the actuator 14, during the detection of a short-circuit current comprises various steps.
  • a first measurement step 100 consists in measuring the value of the current flowing through the movable contact 24 and the corresponding fixed contacts 22 by means of the current sensor 16.
  • a second comparison step 102 consists of comparing said current value with the predetermined threshold.
  • a third displacement step 104 when said current value is greater than the predetermined threshold, the actuator 14, and more precisely the control module 18, interrupts the supply current flowing through the coil 34, and thus controls, thanks to the control law and following the control law, the movement of the movable pallet 32 and, by mechanical connection, the movable contact carrier 26 from its first position to its second position.
  • the movable contact carrier 26 moves the first magnetic part 28, by mechanical connection, so that the first magnetic part 28 bears against the movable contact 24 and to its open position.
  • the moving pallet 32 continues its movement and causes the displacement of the first magnetic part 18 until the complete opening of the movable contact 24.
  • the first magnetic part exerts the first force F1 which generates the third force F3 on the moving pallet 32 and on the movable contact holder 26 in the direction of its displacement, which accelerates the movement of the contact. mobile 24 in the open position.
  • the first magnetic part 28 has a double effect, that of keeping the corresponding mobile contact 24 in the closed position, when the current flowing through the corresponding fixed contacts 22 is less than the predetermined threshold, and that of accelerating the opening of the actuator 14 and the corresponding movable contact 24, when the current flowing through the corresponding fixed contacts 22 is greater than the predetermined threshold.
  • the second magnetic part 30 makes it possible to increase the third force F3 exerted on the movable contact holder 26 in the direction of its displacement from its first position to its second position, when the current flowing through the coil 34 is interrupted.
  • the value of the predetermined threshold can be parameterized, this value being adjustable via, for example, an encoder wheel system.
  • the contactor 10 is a single-phase contactor.
  • the contactor 10 comprises a single switching block 12.
  • the contactor 10 then comprises a single pair of fixed contact 22 and a single movable contact 24.
  • the other elements of the contactor 10 according to this variant are identical to the embodiment described above, and are not described again.
  • a single air gap among the first gap E1 and the second gap E2 is substantially zero when the movable contact 24 is in the open position.
  • the contactor 10 is adapted to be used either alone, in particular for reduced levels of short-circuits, thus ensuring itself the protection of an electrical installation to which it is connected, or in association with a circuit breaker placed upstream of a current supply for higher levels of short circuits.
  • control law of the actuator comprises the displacement of the movable contact holder 26 from its first position to its second position when a current of value greater than the predetermined threshold is measured by the current sensor 16
  • control law comprises an order for controlling the displacement of the movable contact holder 26 from its first position to its second position when a current of value greater than the predetermined threshold is measured by the current sensor 16, the first magnetic part 28 being then moved by the movable contact holder 26 and bearing against the movable contact 24 and to its open position.

Landscapes

  • Relay Circuits (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Contacts (AREA)

Abstract

Ce contacteur électrique comprend au moins une paire de contacts (22) fixes et, pour la ou chaque paire de contacts fixes (22), un contact (24) mobile entre une position fermée et une position ouverte. Le contacteur comprend un porte-contacts (26) propre à maintenir le ou chaque contact mobile (24). Le porte-contacts (26) est mobile entre une première position correspondant à la position fermée du contact mobile (24) et une deuxième position correspondant à la position ouverte du contact mobile (24). Le contacteur comporte une première pièce magnétique (28) solidaire du porte-contacts mobile et placée en regard du ou de chaque contact mobile, un actionneur propre à commander le déplacement du porte-contacts mobile (26), suivant une loi de commande et un capteur de courant propre à mesurer le courant circulant à travers chaque paire de contacts fixes (22) et chaque contact mobile (24) associé. La loi de commande de l'actionneur comporte le déplacement du porte-contacts mobile (26) depuis sa première position vers sa deuxième position lorsqu'un courant de valeur supérieure à un seuil prédéterminé est mesuré par le capteur de courant. La première pièce magnétique (28) est alors déplacée par le porte-contacts mobile (26), et vient en appui contre le contact mobile (24) et vers sa position ouverte.

Description

CONTACTEUR ELECTRIQUE ET PROCEDE DE COMMANDE D'UN TEL
CONTACTEUR
La présente invention concerne un contacteur électrique et un procédé de commande d'un tel contacteur.
Le contacteur électrique comprend au moins une paire de contacts fixes et, pour chaque paire de contacts fixes, un contact mobile entre une position fermée et une position ouverte. Plus précisément, les contacts fixes sont reliés électriquement entre eux, lorsque le contact mobile est en position fermée, et isolés électriquement l'un de l'autre, lorsque le contact mobile est en position ouverte. Le contacteur inclut également un porte- contacts propre à maintenir le contact mobile et une première pièce magnétique solidaire du porte-contacts et placée en regard du contact mobile. Le contacteur comprend un actionneur propre à commander le déplacement du porte-contacts entre une première position correspondant à la position fermée du contact mobile et une deuxième position correspondant à la position ouverte du contact mobile.
Le contacteur est généralement compris dans une installation électrique et placé en aval d'un dispositif de protection, tel qu'un fusible ou un disjoncteur, destiné à assurer la protection de l'installation en cas de court-circuit, lorsque le contact mobile est en position fermée et aussi lors de la fermeture du contact mobile.
De manière générale, il est connu que lorsque le contact mobile et les contacts fixes sont traversés par des courants de court-circuit ou plus généralement des surintensités, le contact mobile et les contacts fixes se trouvent soumis à des forces de répulsion, qui tendent à ouvrir le contact mobile de manière non désirée par effet électrodynamique. Ainsi, dès que le courant a atteint un seuil de surintensité, les forces de répulsion sont suffisamment importantes pour provoquer l'ouverture du contact mobile, ce qui se traduit par l'apparition d'un arc électrique entre les contacts fixes et mobiles. Lorsque le courant décroit, soit naturellement (courant sinusoïdal), soit grâce à la limitation du courant dû à l'action du disjoncteur, les forces de répulsion diminuent, de sorte que le contact mobile se referme. Or, lors de l'ouverture du contact mobile, des pastilles de contacts positionnées sur les contacts fixes et mobile sont fortement chauffées par l'arc électrique et se trouvent dans une phase pâteuse voir liquide, de sorte qu'il existe un risque notable de soudure du contact mobile avec les contacts fixes, en plus des autres risques de destruction du contacteur à cause des contraintes générées par l'arc électrique, et d'usure des contacts. Un enjeu persistant dans le domaine des contacteurs électriques est donc que le contacteur soit coordonné avec le dispositif de protection, c'est-à-dire qu'il ne mette pas en danger l'installation électrique, ni son utilisateur.
Dans le domaine des contacteurs, il est connu de FR-A1 -2559308 de disposer d'un contacteur dont l'élément magnétique est relié au porte-contacts mobile par l'intermédiaire d'une ventouse magnétique. Dans ce type de contacteur, lorsque le contact mobile est fermé, l'élément magnétique fournit un effort magnétique propre à maintenir le contact mobile en position fermée. Le contacteur est réglé de manière à ce que, pour une valeur définie d'un courant de défaut traversant les contacts fixes et le contact mobile correspondant, la ventouse magnétique se désolidarise du porte-contacts mobile. Ainsi, lorsque cette valeur de courant de défaut est atteinte, l'élément magnétique est détaché du porte contact mobile et devient inopérant. En conséquence, on obtient une variation brutale de la force de répulsion résultante entre les contacts fixes et mobile puisque l'élément magnétique ne maintient plus le contact mobile en position fermée. Une ouverture rapide du contact mobile va donc se produire à cause de la force de répulsion appliquée entre les contacts fixes et le contact mobile.
Cependant, le contacteur doit être réglé de manière à ce que la ventouse magnétique se détache pour une valeur définie de courant de défaut, provoquant un effort de répulsion suffisant, qui garantit l'ouverture complète du contact mobile sans soudure, ni destruction. Or, le détachement de la ventouse magnétique pour la valeur définie de courant de défaut est difficile à obtenir précisément car il s'agit d'une solution mécanique d'arrachement, et que l'effort de répulsion provoquer par la ventouse est sensible entre autre à la température. De plus, l'ouverture totale du contact mobile n'est garantie que pour des valeurs de courant de défaut élevées, impliquant un effort de répulsion important entre les contacts fixes et le contact mobile.
Le but de l'invention est donc de proposer un contacteur électrique permettant de garantir une meilleure coordination avec un appareil de protection tel qu'un disjoncteur, c'est-à-dire en limitant les risques de soudure ou de destruction du contacteur lors de l'apparition d'un courant de défaut, et ce pour une grande plage de courants de défaut.
A cet effet, l'invention a pour objet un contacteur électrique comprenant, au moins une paire de contacts fixes et, pour la ou chaque paire de contacts fixes, un contact mobile entre une position fermée et une position ouverte, les contacts fixes étant, en position fermée du contact mobile, reliés électriquement entre eux via le contact mobile et étant isolés électriquement l'un de l'autre en position ouverte du contact mobile. Le contacteur comprend également un porte-contacts propre à maintenir le ou chaque contact mobile, de préférence par l'intermédiaire d'un ressort, le porte-contacts étant mobile entre une première position correspondant à la position fermée du contact mobile et une deuxième position correspondant à la position ouverte du contact mobile, ainsi qu' une première pièce magnétique solidaire du porte-contacts mobile et placée en regard du ou de chaque contact mobile. Le contacteur comprend également un actionneur propre à commander le déplacement du porte-contacts mobile entre ses première et deuxième positions, suivant une loi de commande, et un capteur de courant propre à mesurer le courant circulant à travers chaque paire de contacts fixes et chaque contact mobile associé. Conformément à l'invention, la loi de commande de l'actionneur comporte le déplacement du porte-contacts mobile depuis sa première position vers sa deuxième position lorsqu'un courant de valeur supérieure à un seuil prédéterminé est mesuré par le capteur de courant, la première pièce magnétique étant alors déplacée par le porte- contacts mobile et venant en appui contre le contact mobile et vers sa position ouverte.
Grâce à l'invention, lorsque la valeur du courant traversant les contacts fixes et chaque contact mobile associé est inférieure au seuil prédéterminé, chaque contact mobile reste en position fermée sans souder, et lorsque la valeur du courant traversant les contacts fixes et chaque contact mobile associé est supérieure au seuil prédéterminé, l'ouverture du contact mobile est garantie par le déplacement du porte-contacts mobile, depuis sa première position vers sa deuxième position. Ainsi, lors de l'apparition d'un courant de valeur supérieure au seuil prédéterminé, le contact mobile s'ouvre rapidement, sans soudure, ni destruction du contacteur.
Selon d'autres aspects avantageux de l'invention, le contacteur électrique comprend en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement admissibles :
- le contacteur électrique comprend une bobine et un module électronique de pilotage, le module électronique de pilotage étant propre à piloter suivant une loi de pilotage un courant traversant la bobine, la bobine étant propre à commander le déplacement du porte-contacts mobile en fonction du courant la traversant,
- le capteur de courant est, pour la ou chaque paire de contacts fixes, positionné autour d'un des contacts fixes,
- lorsque le capteur de courant mesure un courant inférieur au seuil prédéterminé et que le contact mobile est en position fermée, la première pièce magnétique correspondante forme avec le contact mobile un premier entrefer,
- la ou chaque première pièce magnétique est solidaire du porte-contacts mobile, - la ou chaque première pièce magnétique est solidaire du porte-contacts mobile par surmoulage,
- le porte-contacts mobile maintien par l'intermédiaire d'un ressort le ou chaque contact mobile, alors que pour le ou chaque contact mobile, le contacteur comprend une deuxième pièce magnétique, solidaire du contact mobile et contre laquelle le ressort est en appui, et tandis que lorsque chaque contact mobile est en position fermée, la deuxième pièce magnétique forme un deuxième entrefer avec la première pièce magnétique,
- lorsque le ou les contacts mobiles sont en position fermée, les première et deuxième pièces magnétiques correspondantes sont propres à appliquer une force de fermeture sur le contact mobile correspondant tendant à maintenir le contact mobile en position fermée,
- lorsque le ou les contacts mobiles sont en position fermée, les première et deuxième pièces magnétiques correspondantes sont propres à exercer une force d'ouverture sur le porte-contacts mobile dans la direction du déplacement du porte- contacts mobile depuis sa première position vers sa deuxième position.
L'invention a également pour objet un procédé de commande d'un contacteur comprenant, au moins une paire de contacts fixes et, pour la ou chaque paire de contacts fixes, un contact mobile entre une position fermée et une position ouverte, les contacts fixes étant, en position fermée du contact mobile, reliés électriquement entre eux via le contact mobile et étant isolés électriquement l'un de l'autre en position ouverte du contact mobile. Le contacteur comprend également un porte-contacts propre à maintenir le ou chaque contact mobile, de préférence par l'intermédiaire d'un ressort, le porte-contacts étant mobile entre une première position correspondant à la position fermée du contact mobile et une deuxième position correspondant à la position ouverte du contact mobile, ainsi qu' une première pièce magnétique solidaire du porte-contacts mobile et placée en regard du ou de chaque contact mobile. Le contacteur comprend également un actionneur propre à commander le déplacement du porte-contacts mobile entre ses première et deuxième positions, suivant une loi de commande, et un capteur de courant propre à mesurer le courant circulant à travers chaque paire de contacts fixes et chaque contact mobile associé. Conformément à l'invention, le procédé comprend, lors de la commande de l'ouverture du ou de chaque contact mobile, les étapes suivantes :
- a) la mesure d'une valeur du courant traversant chaque paire de contacts fixes et chaque contact mobile associé,
- b) la comparaison de la valeur mesurée à un seuil prédéterminé, - c) la commande du déplacement du porte-contacts mobile depuis sa première position vers sa deuxième position lorsque la valeur mesurée est supérieure au seuil prédéterminé, la première pièce magnétique étant alors déplacée par le porte-contacts mobile et venant en appui contre le contact mobile et vers sa position ouverte.
Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le procédé de commande d'un contacteur électrique comprend en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement admissibles :
- au cours de l'étape c) la première pièce magnétique exerce une force d'ouverture sur le porte-contacts mobile suivant la direction de son déplacement,
- pour le ou chaque contact mobile, le contacteur comprend une deuxième pièce magnétique, tandis qu'au cours de l'étape c) la deuxième pièce magnétique augmente la force d'ouverture exercée sur le porte-contacts mobile dans la direction de son déplacement.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un contacteur triphasé conforme à l'invention ;
- la figure 2 est une représentation en perspective d'un bloc de commutation du contacteur de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en coupe suivant le plan III de la figure 2 ;
- la figure 4 est une vue en coupe suivant le plan IV de la figure 2 ;
- la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 3, le contact mobile étant en position ouverte ;
- la figure 6 est une vue analogue à celle de la figure 4, le contact mobile étant en position ouverte ;
- la figure 7 est un ensemble de quatre courbes représentant, en fonction du temps le courant traversant des contacts fixes et le contact mobile associé, la tension d'arc entre les contacts fixes et le contact mobile associé, le déplacement d'une palette mobile de l'actionneur et le déplacement du contact mobile ; et
- la figure 8 est un organigramme d'un procédé de commande conforme à l'invention.
Sur la figure 1 , un contacteur 10 triphasé comprend trois blocs de commutation 12, un actionneur 14, trois capteurs de courant 16 et un module électronique 18 de pilotage. Le contacteur 10 comprend ainsi, pour chaque phase, un bloc de commutation 12 et un capteur de courant 16.
En variante, le module électronique 18 comporte à la fois un organe de commande et un organe de traitement, non représentés.
Le bloc de commutation 12, représenté à la figure 2, comprend deux contacts fixes
22 et un contact 24 mobile entre une position fermée et une position ouverte. Les contacts fixes 22 sont, en position fermée du contact mobile 24, reliés électriquement entre eux via le contact mobile 24, et sont isolés électriquement l'un de l'autre en position ouverte du contact mobile 24.
On note Z une direction verticale suivant laquelle chaque contact mobile se déplace.
On note X une direction longitudinale suivant laquelle s'étend une paire de contacts fixes 22, la direction longitudinale X étant perpendiculaire à la direction verticale Z.
On note Y une direction transversale suivant laquelle les blocs de commutation 12 sont alignés, la direction transversale Y étant perpendiculaire à la direction verticale Z et à la direction longitudinale X.
Le bloc de commutation 12 comprend également un porte-contacts 26 propre à maintenir et à entraîner en translation, suivant la direction verticale Z, chaque contact mobile 24.
Le bloc de commutation 12 comporte une première pièce magnétique 28 et une deuxième pièce magnétique 30.
L'actionneur 14 comprend une palette ferromagnétique mobile 32 reliée mécaniquement au porte-contacts 26, une partie ferromagnétique 33 et une bobine 34 propre à commander le mouvement de la palette mobile 32. La bobine 34 est reliée au module électronique 18 via une liaison électrique 36.
L'actionneur 14 est propre à commander le déplacement de la palette mobile 32, et par liaison mécanique, du porte-contacts 26 suivant une loi de commande.
Chaque capteur de courant 16 est propre à mesurer le courant circulant à travers la paire correspondante de contacts fixes 22. Chaque capteur de courant 16 est positionné autour d'un des deux contacts fixes 22 propres à chaque bloc de commutation 12.
Le module de pilotage 18 est propre à comparer le courant mesuré par chaque capteur de courant avec un seuil prédéterminé et à piloter, suivant une loi de pilotage, un courant traversant la bobine 34, de manière à interrompre le courant traversant la bobine 34 lorsque le courant mesuré par au moins un capteur de courant 16 est supérieur au seuil prédéterminé.
Chaque contact fixe 22 comprend une pastille de contact 38. Les deux contacts fixes 22 propres à chaque bloc de commutation 12 correspondent respectivement à une borne d'entrée de courant et à une borne de sortie de courant.
Chaque contact mobile 24 comprend une partie centrale 39 et deux pastilles de contact 40.
Le porte-contacts 26 est mobile entre une première position correspondant à la position fermée du contact mobile 24 et une deuxième position correspondant à la position ouverte du contact mobile 24. Le porte-contacts mobile 26 supporte le contact mobile 24 par l'intermédiaire d'un premier ressort 42 positionné entre le porte-contacts mobile 26 et la deuxième pièce magnétique 30, sachant que la deuxième pièce magnétique 30 est reliée mécaniquement au contact mobile 24 ou en appui contre le contact mobile 24.
La première pièce magnétique 28 est en regard de la deuxième pièce magnétique
30 et du contact mobile 24. Plus précisément, la première pièce magnétique 28 présente, dans le plan vertical comprenant la direction transversale Y, correspondant au plan de coupe IV, la forme d'un U définissant une zone centrale 44, deux branches latérales 46, 48 et une ouverture 50, comme représenté sur la figure 4. La première pièce magnétique 28 est solidaire du porte-contacts mobile 26. La première pièce magnétique 28, est de préférence surmoulée dans le porte-contacts mobile 26 ou simplement maintenue par le porte contact-mobiles 26. La première pièce magnétique 28, plus précisément sa zone centrale 44, forme un premier entrefer E1 avec le contact mobile 24 lorsque le contact mobile 24 est en position fermée. Le premier entrefer E1 permet de garantir une garde d'usure des pastilles de contacts 38, 40.
La deuxième pièce magnétique 30 est solidaire du contact mobile 24, par couplage ou simple appui, contre la partie centrale 39 correspondante. Elle est reliée au porte-contacts mobile 26 par le premier ressort 42. La deuxième pièce magnétique 30 est globalement plane parallèlement à un plan passant par la direction longitudinale X et la direction transversale Y.
La première pièce magnétique 28 et la deuxième pièce magnétique 30 sont agencées et dimensionnées de sorte qu'un deuxième entrefer E2, non nul, subsiste entre les deux pièces magnétiques 28 et 30 en position fermée du contact mobile 24, quel que soit le degré d'usure des pastilles de contact 38, 40. La première pièce magnétique 28 et la deuxième pièce magnétique 30 sont agencées pour former l'ouverture 50 dans laquelle se trouve la partie centrale 39. Elles forment ainsi avec le contact mobile 24 un sous-ensemble électromagnétique de type électro-aimant.
La première pièce magnétique 28 et la deuxième pièce magnétique 30 sont propres, lorsque le contact mobile 24 est en position fermée et traversé par un courant, à produire une première force F1 , également appelée force de fermeture, suivant la direction verticale Z, tendant à maintenir le contact mobile 24 en position fermée.
La palette mobile 32 est propre à déplacer le porte-contacts mobile 26 entre sa première position et sa deuxième position. Le module de pilotage 18 est ainsi propre à déclencher le mouvement de la palette mobile 32 depuis sa première position vers sa deuxième position en interrompant le courant traversant la bobine 34 en fonction des informations qu'il reçoit des capteurs de courant 16.
La bobine 34 est propre à commander le déplacement du porte-contacts mobile 26 en fonction du courant la traversant.
La partie centrale 39 est, dans le plan vertical comprenant la direction longitudinale X, correspondant au plan de coupe III, en forme de T avec les deux extrémités de la barre horizontale du T qui supportent les deux pastilles de contact 40 (figure 3). Dans le plan vertical comprenant la direction transversale Y (plan de coupe IV), la partie centrale 39 est en forme de lame (figure 4).
Le premier ressort 42 est, lorsque le contact mobile 24 est en position fermée, propre à exercer un effort de pression, suivant la direction verticale Z, afin de garantir une pression du contact mobile 24 contre les contacts fixes 22 correspondants. Lorsque le contact mobile 24 est en position fermée, le premier entrefer E1 n'est pas nul. Par ailleurs, lorsque le contact mobile 24 est déplacé en position ouverte, c'est-à-dire que la palette mobile 32 et le porte-contacts mobile 26 sont déplacés afin d'ouvrir le contact mobile 24, le ressort 42 est propre à exercer une deuxième force F2, suivant l'axe vertical Z, sur le porte-contacts mobile 26 de manière à accélérer l'ouverture du contact mobile 24.
Aux figures 3 et 4, le contact mobile 24 est en position fermée, et le premier entrefer E1 , ainsi que le deuxième entrefer E2 sont non nuls.
Aux figures 5 et 6, le contact mobile 24 est en position ouverte, et le premier entrefer E1 , ainsi que le deuxième entrefer E2 sont sensiblement nuls. Le premier entrefer est de préférence compris entre 0,5 millimètres (mm) et 1 ,5 mm, de préférence encore égal à 0,8 mm et le deuxième entrefer est de préférence compris entre 0,1 mm et 1 mm, de préférence encore égal à 0,5 mm. Lorsque le contact mobile 24 est déplacé en position ouverte, il se déplace suivant la direction verticale Z à l'opposé des contacts fixes 22 correspondants, c'est-à-dire vers le bas.
Lorsque le contact mobile 24 est déplacé en position fermée, il se déplace suivant la direction verticale Z vers les contacts fixes 22 correspondants, c'est-à-dire vers le haut.
Lorsque le contact mobile 24 est fermé, un courant circule à travers les contacts fixes 22 et le contact mobile 24. Les première 28 et deuxième 30 pièces magnétiques correspondantes engendrent la première force F1 sur le contact mobile 24, et plus particulièrement sur sa partie centrale 39, de manière à maintenir le contact mobile 24 en position fermée.
Comme le contact mobile 24 est en position fermée, il est en butée contre les contacts fixes 22 et la première force F1 engendre une troisième force F3, également appelée force d'ouverture, qui tend à attirer la première pièce magnétique 28 vers le contact mobile 24, c'est-à-dire vers le bas. Sachant que la première pièce magnétique 28 est surmoulée dans le porte-contacts 26, la troisième force F3 s'exerce aussi sur le porte- contacts 26 et donc sur la palette mobile 32 qui lui est reliée. Ainsi, la troisième force F3 est exercée sur la palette mobile 32 de l'actionneur 14 dans le sens de l'ouverture de l'actionneur 14, c'est-à-dire de l'ouverture du contact mobile 24.
Par ailleurs, lorsqu'un courant circule dans le contact mobile 24, une quatrième force F4 de répulsion est générée, suivant la direction verticale Z, entre le contact mobile 24 et les contacts fixes 22 correspondants, et sollicite l'ouverture du contact mobile 24. Cependant, la première force F1 et l'effort de pression qui s'exercent sur le contact mobile 24 permettent de maintenir le contact mobile 24 en position fermée, et l'actionneur 14 reste fermé grâce à un courant de maintien circulant dans la bobine 34. Le courant de maintien est commandé par le module de pilotage 18.
Puis, lorsque le courant, circulant dans le contact mobile 24 et mesuré par le capteur de courant 16 correspondant, atteint un niveau trop élevé et dépasse le seuil prédéterminé (il s'agit, par exemple, d'un courant de court-circuit), le module de pilotage 18 détecte ce dépassement de seuil.
Le module de pilotage 18 est alors propre à interrompre le courant de maintien dans la bobine 34 en appliquant la loi de pilotage. Ainsi, le courant de maintien de l'actionneur 14 en position fermée est interrompu, et l'effort s'exerçant sur la palette mobile 32 dans le sens de l'ouverture du contact mobile 24, et donc de l'ouverture de l'actionneur 14, devient supérieur à l'effort de fermeture de l'actionneur 14. La palette mobile 22 déplace donc le porte-contacts mobile 26 vers sa deuxième position, i.e. vers le bas, sous l'effet :
- de la deuxième force F2 exercée par chaque premier ressort 42 sur la palette mobile 32,
- de la troisième force F3 exercée par chaque première pièce magnétique 28 sur l'actionneur 14 dans le sens de son ouverture, c'est-à-dire du déplacement du porte- contacts mobile 26 vers la deuxième position, et
- d'une cinquième force F5, non représentée, s'appliquant suivant la direction verticale Z, la cinquième force F5 étant exercée par un deuxième ressort, non représenté, de rappel de l'actionneur 14.
La conjugaison de ces trois forces F2, F3, F5 permet l'accélération du mouvement de la palette 22, et donc du porte-contacts mobile 26 vers sa deuxième position. Cette accélération est d'autant plus grande que la première force F1 qui engendre la troisième force F3 est élevée.
Le seuil prédéterminé est fixé en fonction du calibre du contacteur 10.
Généralement, ce seuil est compris entre dix et vingt fois un courant nominal In d'une installation électrique sur laquelle est connecté le contacteur 10, de préférence sensiblement égal à quinze fois le courant nominal In.
La palette 32 a une course d'ouverture bien plus grande que le premier entrefer E1 puisqu'elle doit aussi assurer la distance d'ouverture du contact mobile 24 par rapport aux contacts fixes 22. La palette mobile 32 se déplace vers le bas, et entraîne le porte- contacts-mobile 26 vers la bas, de manière à ce que chaque premier entrefer E1 et chaque deuxième entrefer E2 diminuent et deviennent sensiblement nuls, et à ce que chaque première pièce magnétique 28 entre en contact avec le contact mobile 24 correspondant et le déplace en position ouverte.
Lorsque la palette mobile 32 a parcouru le premier entrefer E1 , elle a atteint une vitesse importante. Les premières pièces magnétiques 28 viennent alors en contact avec les parties centrales 39 correspondantes et un sous ensemble formé de la palette mobile 32, du porte-contacts mobile 26, des premières pièces magnétiques 28 et des contacts mobiles 24 se déplacent à une vitesse suffisante pour garantir une ouverture correcte des contacts mobiles 24, c'est-à-dire sans risque de soudure de ces derniers sur les contacts fixes 22 correspondants, et sans risque de destruction du contacteur 10. La palette mobile 32 est déplacée jusqu'à ouverture complète de chaque contact mobile 24.
En effet, les premières pièces magnétiques 28 viennent percuter le contact mobile 24 correspondant avec une énergie cinétique importante du fait de la forte accélération de la palette mobile 32, due notamment à la première force F1 . Les premières pièces magnétiques 28 entraînent ainsi l'ouverture du contact mobile 24, et empêchent la fermeture de celui-ci suite à une répulsion de celui-ci sous l'effet des efforts électrodynamiques, correspondant à la quatrième force F4. En outre, dans le cas limite où le contact mobile 24 se referme après une ouverture due à l'effort de répulsion, la rapidité d'ouverture de la palette 32 implique que le contact mobile 24 n'a pas le temps d'être soudée sur les contacts fixes 22 correspondants avant d'être percuté par la première pièce 28.
Par ailleurs, les courants étant différents dans chaque phase, c'est-à-dire dans chaque bloc de commutation 12, le contacteur 10 comprend trois capteurs de courant 16 et c'est le premier des trois capteurs de courant 16 qui détecte un courant de défaut, de valeur supérieure au seuil prédéterminé, qui déclenche, via le module de pilotage 18, la coupure du courant de maintien de l'actionneur 14 et l'ouverture de l'actionneur 14.
A la figure 7, quatre courbes C1 , C2, C3, C4 sont représentées. Les première, deuxième, troisième, et quatrième courbes C1 , C2, C3, C4 représentent respectivement, pour un contacteur 10 comprenant un seul bloc de commutation 12, l'évolution : du courant traversant le contact mobile 24, de la tension d'arc entre le contact mobile 24 et les contacts fixes 22 correspondants, du déplacement du contact mobile 24 et du déplacement de la palette 32, en fonction du temps, lors de l'apparition d'un défaut électrique et de la commande par l'actionneur 14 de l'ouverture du contact mobile 24. La première courbe C1 correspond à un courant I négatif, tandis que la deuxième courbe C2 correspond à une tension V négative. Les troisième et quatrième courbes C3, C4 correspondent à un déplacement ΔΖ, suivant l'axe Z, exprimé en fonction de la position de la palette mobile 32. Le déplacement ΔΖ est considéré comme nul lorsque la palette mobile 32 est en position fermée, c'est-à-dire que la bobine est traversée par le courant de maintien. Lorsque la palette mobile 32 se déplace et entraîne le porte-contacts mobile 26 vers sa deuxième position, le déplacement a été, par convention, choisi comme ayant une valeur négative à la figure 7, ce déplacement étant orienté vers le bas.
Il apparaît que lorsque la première courbe C1 dépasse le seuil prédéterminé, cet instant t1 étant représenté à la figure 7, le déplacement de la palette mobile 32 dans le sens de l'ouverture se produit suite à l'interruption du courant traversant la bobine 34 par le module de pilotage 18. Ce déplacement est commandé suivant la loi de commande. Puis, à partir d'un certain temps de traitement, la quatrième courbe C4 commence à décroître, ce qui correspond au déplacement de la palette mobile 32. Cependant, avant le déplacement du contact mobile 24, le premier entrefer E1 est non nul, et doit être parcouru par la palette mobile 32 afin qu'elle vienne, par l'intermédiaire de la première pièce magnétique 28, prendre en charge le contact mobile 24, c'est-à-dire en appui contre le contact mobile 24.
La loi de commande comporte le déplacement du porte-contacts mobile 26 depuis sa première position vers sa deuxième position lorsqu'un courant de valeur supérieure au seuil prédéterminé est mesuré par le capteur de courant 16. La loi de commande comporte le déplacement de la palette mobile 32, et donc du porte-contacts mobile 26, lorsqu'un courant de valeur supérieure au seuil prédéterminé est mesuré.
Ainsi, lors de l'apparition d'un courant dépassant le seuil prédéterminé, et lorsque le porte-contacts mobile 26 lié à la palette mobile 32 n'a pas encore pris en charge le contact mobile 24, on observe sur la troisième courbe C3, selon le niveau du courant dépassant le seuil prédéterminé, que le contact mobile 24 commence à être déplacé en position ouverte, puis à se refermer, sous l'effet de la quatrième force F4. Il apparaît ainsi, comme visible sur la courbe C2, une tension d'arc, non nul, de valeur négative, entre le contact mobile 24 et les contacts fixes 22 correspondants. Cependant, avant que le contact mobile 24 se referme complètement on observe que la courbe C4 et la courbe C3 se rejoignent, ce qui implique une prise en charge par la palette 32 et par la première pièce magnétique 28 du contact mobile 24. Le contact mobile 24 se trouve alors en position ouverte avant qu'il n'ait été soudé sur les contacts fixes 22 correspondants. Cet instant de prise en charge t2 est visible à la figure 7.
Au cours de l'application de la loi de commande, la première pièce magnétique 28 est donc déplacée par le porte-contacts mobile 26 vers la position ouverte du contact mobile 24 et vient en appui contre le contact mobile 24.
Le temps entre le début de répulsion du contact mobile 24 et la prise en charge du contact mobile 24 par la première pièce magnétique 28 est trop court pour que le contact mobile 24 ne se soude avec les contacts fixes 22 correspondants. Puis, une fois que le contact mobile 24 est assez éloigné des contacts fixes 22 correspondants, le courant redevient nul, l'arc électrique s'éteint alors et la tension d'arc redevient nulle, comme visible sur les première et deuxième courbes C1 et C2. Puis la palette mobile 32 continue son déplacement, et le déplacement du porte-contacts mobile 26, jusqu'à ouverture complète du contact mobile 24.
Lorsque la palette mobile 32 a déplacé le porte-contacts mobile 26 jusqu'à l'ouverture complète du contact mobile 24, la valeur du déplacement ΔΖ à une valeur négative et est donc minimale, d'après les conventions de représentation choisies pour la figure 7. Un procédé de commande de l'ouverture du contacteur électrique 10, c'est-à-dire du contact mobile 24 et de l'actionneur 14, lors de la détection d'un courant de court- circuit comprend différentes étapes. Une première étape 100 de mesure, consiste en la mesure de la valeur du courant traversant le contact mobile 24 et les contacts fixes 22 correspondants, à l'aide du capteur de courant 16.
Puis une deuxième étape 102 de comparaison, consiste en la comparaison de ladite valeur de courant avec le seuil prédéterminé.
Dans une troisième étape de déplacement 104, lorsque ladite valeur de courant est supérieure au seuil prédéterminé l'actionneur 14, et plus précisément le module de pilotage 18, interrompt le courant d'alimentation traversant la bobine 34, et commande ainsi, grâce à la loi de pilotage et suivant la loi de commande, le déplacement de la palette mobile 32 et, par liaison mécanique, du porte-contacts mobile 26 depuis sa première position vers sa deuxième position. Au cours de cette troisième étape 104, le porte-contacts mobile 26 déplace la première pièce magnétique 28, par liaison mécanique, de manière à ce que la première pièce magnétique 28 vienne en appui contre le contact mobile 24 et vers sa position ouverte.
La palette mobile 32 continue son déplacement et entraîne le déplacement de la première pièce magnétique 18 jusqu'à l'ouverture complète du contact mobile 24.
Au cours de la troisième étape 104, la première pièce magnétique exerce la première force F1 qui engendre la troisième force F3 sur la palette mobile 32 et sur le porte-contacts mobile 26 suivant la direction de son déplacement, ce qui accélère le déplacement du contact mobile 24 en position ouverte.
La première pièce magnétique 28 a un double effet, celui de maintenir le contact mobile 24 correspondant en position fermée, lorsque le courant traversant les contacts fixes 22 correspondants est inférieur au seuil prédéterminé, et celui d'accélérer l'ouverture de l'actionneur 14 et du contact mobile 24 correspondant, lorsque le courant traversant les contacts fixes 22 correspondants est supérieur au seuil prédéterminé.
La deuxième pièce magnétique 30 permet d'augmenter la troisième force F3 exercée sur le porte-contacts mobile 26 dans la direction de son déplacement depuis sa première position vers sa deuxième position, lorsque le courant traversant la bobine 34 est interrompu.
En variante, la valeur du seuil prédéterminé est paramétrable, cette valeur étant réglable via, par exemple, un système de roue codeuse.
Selon une autre variante, le contacteur 10 est un contacteur monophasé. Dans cette variante, le contacteur 10 comprend un seul bloc de commutation 12. Le contacteur 10 comprend alors une seule paire de contact fixes 22 et un seul contact mobile 24. Les autres éléments du contacteur 10 selon cette variante sont identiques au mode de réalisation décrit précédemment, et ne sont pas décrits à nouveau.
Selon une autre variante, un seul entrefer parmi le premier entrefer E1 et le deuxième entrefer E2 est sensiblement nul lorsque le contact mobile 24 est en position ouverte.
Le contacteur 10 est propre à être utilisé soit seul, notamment pour des niveaux de courts-circuits réduits, assurant ainsi lui-même la protection d'une installation électrique à laquelle il est connecté, soit en association avec un disjoncteur placé en amont d'une arrivée de courant pour des niveaux de courts-circuits plus importants.
Le fait que la loi de commande de l'actionneur comporte le déplacement du porte- contacts mobile 26 depuis sa première position vers sa deuxième position lorsqu'un courant de valeur supérieure au seuil prédéterminé est mesuré par le capteur de courant 16, est équivalent au fait que la loi de commande comporte un ordre de commande du déplacement du porte-contacts mobile 26 depuis sa première position vers sa deuxième position lorsqu'un courant de valeur supérieure au seuil prédéterminé est mesuré par le capteur de courant 16, la première pièce magnétique 28 étant alors déplacée par le porte- contacts mobile 26 et venant en appui contre le contact mobile 24 et vers sa position ouverte.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Contacteur électrique (10), comprenant :
- au moins une paire de contacts (22) fixes et, pour la ou chaque paire de contacts fixes (22), un contact (24) mobile entre une position fermée et une position ouverte, les contacts fixes (22) étant, en position fermée du contact mobile (24), reliés électriquement entre eux via le contact mobile (24) et étant isolés électriquement l'un de l'autre en position ouverte du contact mobile (24),
- un porte-contacts (26) propre à maintenir le ou chaque contact mobile (24), de préférence par l'intermédiaire d'un ressort (42), le porte-contacts (26) étant mobile entre une première position correspondant à la position fermée du contact mobile (24) et une deuxième position correspondant à la position ouverte du contact mobile (24),
- une première pièce magnétique (28) solidaire du porte-contacts mobile et placée en regard du ou de chaque contact mobile,
- un actionneur (14) propre à commander le déplacement du porte-contacts mobile (26) entre ses première et deuxième positions, suivant une loi de commande,
- un capteur (16) de courant propre à mesurer le courant circulant à travers chaque paire de contacts fixes (22) et chaque contact mobile (24) associé,
caractérisé en ce que la loi de commande de l'actionneur comporte un ordre de commande du déplacement du porte-contacts mobile (26) depuis sa première position vers sa deuxième position lorsqu'un courant de valeur supérieure à un seuil prédéterminé est mesuré par le capteur de courant (16), la première pièce magnétique (28) étant alors déplacée par le porte-contacts mobile (26) et venant en appui contre le contact mobile (24) et vers sa position ouverte.
2. - Contacteur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le contacteur électrique (10) comprend une bobine (34) et un module électronique (18) de pilotage, suivant une loi de pilotage, d'un courant traversant la bobine (34), la bobine (34) étant propre à commander le déplacement du porte-contacts mobile (26) en fonction du courant la traversant.
3. - Contacteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur de courant (16) est, pour la ou chaque paire de contacts fixes (22), positionné autour d'un des contacts fixes (22).
4. - Contacteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lorsque le capteur de courant (16) mesure un courant inférieur au seuil prédéterminé et que le contact mobile (24) est en position fermée, la première pièce magnétique (28) correspondante est propre à former avec le contact mobile (24) un premier entrefer (E1 ).
5. - Contacteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque première pièce magnétique (28) est solidaire du porte-contacts mobile (26).
6.- Contacteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la ou chaque première pièce magnétique (28) est solidaire du porte-contacts mobile (26) par surmoulage.
7. - Contacteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le porte-contacts mobile (26) maintient par l'intermédiaire d'un ressort (42) le ou chaque contact mobile (24), en ce que pour le ou chaque contact mobile (24), le contacteur comprend une deuxième pièce magnétique (30), solidaire du contact mobile (24) et contre laquelle le ressort (42) est en appui, et en ce que lorsque chaque contact mobile (24) est en position fermée, la deuxième pièce magnétique (30) forme un deuxième entrefer (E2) avec la première pièce magnétique (28).
8. - Contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes prise avec la revendication 7, caractérisé en ce que lorsque le ou les contacts mobiles (24) sont en position fermée, les première (28) et deuxième (30) pièces magnétiques correspondantes sont propres à appliquer une force de fermeture (F1 ) sur le contact mobile (24) correspondant tendant à maintenir le contact mobile (24) en position fermée.
9. - Contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes prise avec la revendication 7, caractérisé en ce que lorsque le ou les contacts mobiles (24) sont en position fermée, les première (28) et deuxième (30) pièces magnétiques correspondantes sont propres à exercer une force d'ouverture (F3) sur le porte-contacts mobile (26) dans la direction du déplacement du porte-contacts mobile (26) depuis sa première position vers sa deuxième position.
10. - Procédé de commande d'un contacteur électrique, le contacteur comprenant :
- au moins une paire de contacts (22) fixes et, pour la ou chaque paire de contacts fixes (22), un contact (24) mobile entre une position fermée et une position ouverte, les contacts fixes (22) étant, en position fermée du contact mobile (24), reliés électriquement entre eux via le contact mobile (24) et étant isolés électriquement l'un de l'autre en position ouverte du contact mobile (24),
- un porte-contacts (26) propre à maintenir le ou chaque contact mobile (24), de préférence par l'intermédiaire d'un ressort (42), le porte-contacts (26) étant mobile entre une première position correspondant à la position fermée du contact mobile (24) et une deuxième position correspondant à la position ouverte du contact mobile (24),
- une première pièce magnétique (28) solidaire du porte-contacts mobile et placée en regard du ou de chaque contact mobile,
- un actionneur (14) propre à commander le déplacement du porte-contacts mobile (26) entre ses première et deuxième positions, suivant une loi de commande,
- un capteur (16) de courant propre à mesurer le courant circulant à travers chaque paire de contacts fixes (22) et chaque contact mobile (24) associé,
le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend, lors de la commande de l'ouverture du ou de chaque contact mobile (24), les étapes suivantes :
- a) la mesure d'une valeur du courant traversant chaque paire de contacts fixes (22) et chaque contact mobile (24) associé,
- b) la comparaison de la valeur mesurée à un seuil prédéterminé,
- c) la commande du déplacement du porte-contacts mobile (26) depuis sa première position vers sa deuxième position lorsque la valeur mesurée est supérieure au seuil prédéterminé, la première pièce magnétique (28) étant alors déplacée par le porte- contacts mobile (26) et venant en appui contre le contact mobile (24) et vers sa position ouverte.
1 1 . - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape c) la première pièce magnétique (28) exerce une force d'ouverture (F3) sur le porte-contacts mobile (26) suivant la direction de son déplacement depuis sa première position vers sa deuxième position.
12. - Procédé selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que pour le ou chaque contact mobile (24), le contacteur (10) comprend une deuxième pièce magnétique (30), et en ce qu'au cours de l'étape c) la deuxième pièce magnétique (30) augmente la force d'ouverture (F3) exercée sur le porte-contacts mobile (26) dans la direction de son déplacement.
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