EP3888113A1 - Protection device for an electric circuit, electric circuit equipped with such a device, and method for protecting such an electric circuit - Google Patents

Protection device for an electric circuit, electric circuit equipped with such a device, and method for protecting such an electric circuit

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Publication number
EP3888113A1
EP3888113A1 EP19806286.1A EP19806286A EP3888113A1 EP 3888113 A1 EP3888113 A1 EP 3888113A1 EP 19806286 A EP19806286 A EP 19806286A EP 3888113 A1 EP3888113 A1 EP 3888113A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
current
fuse
electric
cut
component
Prior art date
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Pending
Application number
EP19806286.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Patrice Fleureau
Pierric Gueguen
Jean-François OEUVRARD
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.)
Mersen France SB SAS
Original Assignee
Mersen France SB SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Mersen France SB SAS filed Critical Mersen France SB SAS
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Pending legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/10—Adaptation for built-in fuses
    • H01H9/106—Adaptation for built-in fuses fuse and switch being connected in parallel
    • 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
    • H01H39/006—Opening by severing a conductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/0241—Structural association of a fuse and another component or apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05—Component parts thereof
    • H01H85/143—Electrical contacts; Fastening fusible members to such contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere

Definitions

  • TITLE Protection device for an electrical circuit, electrical circuit equipped with such a device and method for protecting such an electrical circuit
  • the present invention relates to a protection device for an electrical circuit, as well as an electrical circuit equipped with such a protection device. Finally, the invention relates to a method of protecting such an electrical circuit.
  • fuses In a known manner, a fuse is a dipole which uses the Joule effect of the electric current which crosses it to, in the event of overcurrent, melt an electric conductor which opens the electric circuit and thus prevents the electric current from circulating.
  • the fuses are sized according to the intensity of the fault current that the system must protect, as well as its opening time.
  • pyrotechnic circuit breakers also called “pyroelectric switch” or “pyroswitch” in English.
  • the pyrotechnic circuit breaker requires a control circuit capable of providing the cut-out command.
  • a control circuit can be complex and include, for example, a current sensor, a data processing unit and a microcontroller.
  • the control circuit needs to be powered by an external power source.
  • the protection device formed by the pyroelectric switch and its control circuit is not autonomous and generates a higher cost and bulk, in particular because of the external power source.
  • the invention intends to remedy more particularly by proposing a new protection device for an electrical circuit which turns out to be autonomous, while reducing production costs.
  • the invention relates to a protection device for an electrical circuit configured to transmit an electric current, the protection device comprising:
  • a second driver at least one component for cutting off an electric current
  • the cutting component comprising a control zone, capable of receiving a trigger signal, and a power zone for the passage of electric current
  • control circuit configured to generate and transmit the trigger signal to the control zone of the pyroelectric switch
  • the device further comprising a fuse connected in series between the first conductor and the breaking component so that the current flowing through the fuse passes entirely through the power zone of the breaking component when the power zone is in a state allowing the passage of current, the fuse being able to supply a supply voltage to the control circuit
  • control circuit is connected between the fuse and the control zone of the breaking component.
  • the fuse provides information on the presence of an electrical fault current and the supply voltage necessary for the operation of the control circuit.
  • the control circuit is responsible for generating and transmitting the trigger signal to the cut-off component.
  • the protection device has a low production cost and size, since it does not require an external power source for the triggering of the breaking component. The protection device thus allows the recovery of the electrical energy generated by the melting of the fuse. In addition, the protection device according to the invention induces very low power losses and improved breaking performance.
  • such a protection device comprises one or more of the following characteristics, taken in any technically admissible combination:
  • the breaking current of the fuse is equal to a nominal value of electric current, this nominal value of current being defined as being the maximum value of the current intended to circulate in the protection device in normal operation.
  • the fuse cut-off voltage is at least four times less than or equal to the nominal value of the electric voltage applied to the terminals of the protection device.
  • the device is configured to be successively in a closing configuration where the fuse is not blown, a first intermediate configuration where the fuse is blown and the supply voltage is supplied to the control circuit, a second intermediate configuration where the cut-off component is triggered, and an opening configuration where the fuse is blown.
  • the device comprises at least two breaking components connected in parallel to the fuse between the first conductor and the second conductor, so that the current flowing through the fuse is entirely shared between the respective power zones of the at least two components of cut when these power zones are in a state allowing current to flow.
  • the device comprises at least two breaking components connected in series between the first conductor and the second conductor, so that the current flowing through the fuse also flows in the respective power zones of the at least two breaking components when these power zones are in a state allowing current to flow.
  • the control circuit includes a potentiometer capable of controlling the trigger signal transmitted to the control zone of the cut-off component.
  • the device also includes a diagnostic system comprising:
  • an electronic processing unit programmed to compare the current values measured by the first sensor and the second sensor and to detect a failure of the protection device as a function of the measured current values.
  • the invention also relates to an electric circuit configured to be supplied by an electric current, the electric circuit being equipped with a protection device according to the invention.
  • the invention relates to a method for protecting an electrical circuit according to the invention, the method comprising, at least, steps of:
  • the supply voltage of the control circuit is generated by an electric arc which is installed at the terminals of the fuse.
  • Figure 1 is a schematic representation of a protection device according to the invention and of an electrical circuit comprising this protection device;
  • Figure 2 is a schematic representation of the protection device in Figure 1, when a fuse is blown;
  • Figure 3 is a representation similar to Figure 2, when the breaking component is open;
  • FIG 4 is a block diagram of a protection method according to the invention.
  • Figure 5 is a representation similar to Figure 1, for a protection device and a circuit according to a second embodiment of the invention.
  • FIG 6 is a schematic representation of a protection device and an electrical circuit comprising this protection device, according to a third embodiment of the invention.
  • FIG 7 is a schematic representation of a protection device and an electrical circuit comprising this protection device, according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 8 Figure 8 is a representation similar to Figure 1, for a protection device and a circuit according to another embodiment of the invention.
  • an electric circuit 1 is represented, configured to be supplied by an electric current I and equipped with a protection device 2.
  • the electric circuit 1 comprises a load 3 and is intended to be connected to a source not shown of current, direct or alternating depending on the load 3.
  • the protection device 2 is able to open the electrical circuit 1 when the latter is crossed by an electrical fault current.
  • any electric current I having an intensity greater than or equal to a nominal value of current l n , also called nominal current l n .
  • This nominal current value l n is defined as being the maximum value of the current expected to flow in the protection device 2 in normal operation.
  • the electric fault current is defined as the sum l n + ld, where ld denotes an overcurrent.
  • the potential difference maximum electrical power which can be applied between the terminals of the protection device 2 by supplying the load 3, without interruption by the protection device 2, is called the nominal voltage value and denoted V n in the following.
  • This nominal voltage value is also determined according to the nature of the electrical circuit. The choice of nominal current values l n and of nominal voltage value V n depends on the nature of the load 3 to be protected.
  • the fault electric current L is, for example, an overload current or a short-circuit current and constitutes a risk for the load 3 of the electric circuit 1.
  • the protective device 2 comprises a first conductor 4 and a second conductor 6.
  • the first conductor 4 forms an input conductor of the electric current
  • the second conductor 6 forms an output conductor of the electric current.
  • Load 3 is connected to the output conductor.
  • the conductors 4 and 6 are configured to connect the protection device 2 to the rest of the electrical circuit 1 and thus for the passage of any electrical current.
  • the electrical current I which flows between the conductors 4 and 6 is less than or equal to the nominal current value l n and the voltage electrical across conductors 4 and 6 is less than or equal to the nominal voltage V n .
  • the protection device 2 also comprises a fuse 10 electrically connected in series between the conductors 4 and 6, as well as a breaking component 12 of an electric current and a control circuit 14.
  • the fuse 10 is connected in series between the input conductor 4 and the pyrotechnic switch 12. Note 5 an intermediate conductor connecting the fuse 10 and the breaking component 12 between them, which is therefore interposed between conductors 4 and 6.
  • a fuse is a dipole whose terminals are electrically connected to each other only by a conductive element which is capable of being destroyed, generally by fusion due to the Joule effect, when an electric current which exceeds a threshold value.
  • This threshold value is here called “breaking current”.
  • the cut-off voltage of a fuse called “rated voltage” in English, is defined here as the value of electrical voltage at the terminals of the fuse from which the fuse cannot interrupt the flow of current when the element driver was destroyed.
  • a fuse is said to be “blown” when the conductive element has been destroyed and that no electric arc can form taking into account the values of the electric voltages present in the electric circuit 1. It then forms an electrically open circuit through which no electric current can flow.
  • a fuse is said to be “blowing” when the electric current passing through it has exceeded the breaking current, causing the conductive element to start to melt, but the electric voltage across its terminals is higher than the breaking voltage. of this fuse, causing the appearance of an electric arc between its terminals. The electric arc continues as long as the fuse is blowing.
  • the cut-off current ho of fuse 10 is equal, in practice to 1% or 3%, to the nominal value l n .
  • the cut-off voltage Vio of fuse 10 is much lower than the nominal value V n .
  • “clearly” is meant that the cut-off voltage is at least four times, for example five times or ten times lower than the nominal value V n .
  • the breaking component 12 is a controllable electrical device configured to interrupt the flow of electrical current in response to a control signal.
  • the breaking component 12 has a first zone 16 and a second zone 18.
  • the first zone 16 is called the control zone and is capable of receiving a trigger signal S.
  • the second zone 18 is called the power zone.
  • the power zone 18 is the part of the breaking component 12 electrically connected in parallel to the first fuse 8. It is configured for the passage of the electric current I which supplies the electric circuit 1.
  • the fuse 10 is connected in series between the first conductor 4 and the breaking component 12 so that the current I flowing through the fuse 10 passes entirely through the power zone 18 of the breaking component 12 when the power zone 18 is in a state allowing the passage of current.
  • the breaking component 12 is a pyrotechnic switch 12.
  • breaking component 12 can be produced differently and the description given below can be transposed to the more general case of any switch.
  • the breaking component 12 is a switch such as a circuit breaker or a contactor.
  • the power zone 18 corresponds to a cut-off zone with separable contacts
  • the control zone 16 corresponds to a tripping mechanism capable of being controlled by an electric voltage to open the contacts of the power zone 18.
  • the control zone 16 of the pyroelectric switch 12 includes a resistor 20 capable of heating when it is crossed by an electric current.
  • the pyroelectric switch also includes an explosive agent, not shown, for example an explosive powder, and a cut-off element, such as a piston or a guillotine.
  • the breaking element which is not shown, is made of electrically insulating material, for example plastic. It is capable of cutting the power zone 18.
  • the resistor 20 of the control zone 16 is crossed by an electric current, the resistor 20 heats up and triggers the detonation of the explosive agent which causes the element to tip over. breaking from a first position where it is distant from the power zone 18 to a second position where it cuts the power zone 18 so as to interrupt the passage of electric current in the electric circuit 1.
  • the control circuit 14 is configured to generate and transmit the trigger signal S to the control zone 16 of the pyroelectric switch 12.
  • the control circuit 14 is connected between the fuse 10 and the control zone 16.
  • the tripping signal S produced by the control circuit 14 is an electric tripping current l s which is transmitted to the control zone 16.
  • the tripping current l s passes through the resistor 20 and triggers the pyroelectric switch 12.
  • control circuit 14 may comprise one or more active and / or passive electrical components for the generation and transmission of the trigger signal S.
  • the control circuit 14 does not include an internal power source .
  • control circuit According to a variant which is not shown in the figures, the control circuit
  • the potentiometer 14 includes a potentiometer capable of controlling the trip current l s transmitted to the pyroelectric switch 12.
  • the potentiometer is configured to modulate the intensity of the electric current l s which is supplied to the control zone 16 of the pyroelectric switch 12.
  • the potentiometer of the control circuit 14 is configured to control the opening speed of the pyroelectric switch 12.
  • the protection device 2 is configured to be in different configurations C1, C2, and C3, namely a closing configuration C1, a first intermediate configuration C2 and an opening configuration C3.
  • the electric current I which supplies the electric circuit 1 is less than the nominal current l n and therefore the fuse 10 is not blown.
  • the electric current I which feeds the electric circuit 1 is greater than the threshold value l n .
  • the fuse 10 then begins to blow, and the electric arc A appears between its terminals.
  • This electric arc A causes the appearance of an electric supply voltage V, which is then supplied to the control circuit 14.
  • the cut-off voltage Vio of the fuse 10 is chosen so that the electric arc A remains present between its terminals while it is melting, as long as the current I flows.
  • the pyroelectric switch 12 is triggered.
  • the control circuit 14, supplied by the voltage V, builds on this voltage V and transmits the trigger signal S, in the form of the current l s , to the electrical resistance 20 of the control zone 16, by triggering l pyroelectric switch 12 which quickly opens the power zone 18.
  • the control circuit 14 is represented as a “box” connected between the fuse 10 and the control zone 16.
  • the control circuit 14 is represented by an electrical resistance 140, for the reasons developed below.
  • the electrical resistance 140 is subjected to the supply voltage V generated at the terminals of the fuse 10.
  • the value of the resistance 20 is less than ten times or a hundred times the value of the resistance 140. It is therefore the value of the resistor 140 which sizes the value of the current l s transmitted to the control zone 16.
  • this can be represented electrically by a simple resistor 140 in an electrical diagram, as in FIGS. 2 and 3.
  • the electrical resistance 140 is electrically connected in series with the electrical resistance 20.
  • the assembly formed by the resistance 20 and the resistance 140 is connected electrically in parallel with the fuse.
  • a method of protecting the electrical circuit 1, equipped with the protective device 2 is implemented when an electrical current I greater than the nominal current l n occurs in the electrical circuit 1 and passes through the protective device 2. In this case, the overcurrent l d is strictly greater than zero.
  • the protection device 2 is in the closing configuration C1, since the electric current I supplies the electric circuit 1 and the fuse 10 is not blown. The protection process is described below.
  • a fault occurs in the supply of the electric circuit 1 and the electric current flows through the protection device 2. Because of the electric current, and in an interval of time predetermined by the rating of the fuse 10, the fuse 10 begins to melt and the electric arc A is installed at the terminals of the fuse 10. As mentioned above, the fuse 10 is dimensioned so that the electric arc A remains present between its terminals while it is melting, as long as the current I is present, which generates the supply voltage V and ensures the passage of the current. This voltage V is used to power the control circuit 14.
  • the protection device 2 is in its first intermediate configuration C2 where the fuse 10 is blowing and the voltage of power supply V is supplied to the control circuit 14.
  • the control circuit 14 is a passive circuit, the supply voltage V supplied by the fuse 10 represents the only power source for the control circuit 14 necessary for the operation thereof.
  • the method comprises the melting of the fuse 10 caused by the electric current I greater than l n and the supply of the control circuit 14.
  • the electric current of fault flows entirely through the power zone 18, since no other element is here connected in series with the fuse 10 in parallel with the power zone 18, as explained above.
  • the method then comprises a step b) in which the control circuit 14 generates the trigger signal S, which corresponds to the electrical trigger current l s . Then, the control circuit 14 transmits this tripping current l s to the pyroelectric switch 12, in particular to the control zone 16 of the pyroelectric switch 12. Since the electric arc A is always present at the terminals of the fuse 10 , the electric fault current still crosses the power zone 18 of the pyroelectric switch 12.
  • the method comprises the transmission, using the control circuit 14, of the trigger signal S to the pyroelectric switch 12.
  • the method comprises a step c) which comprises the triggering of the pyroelectric switch 12 and the cutting off of the power zone 18 of the pyroelectric switch 12.
  • the electric current l s passes through the electrical resistance 20 of the control zone 16 which heats up and triggers the detonation of the explosive agent of the pyroelectric switch 12.
  • the detonation of the explosive agent causes the cut-off element to switch from its first position to its second position so as to cut the power zone 18 of the pyroelectric switch 12.
  • the protection device 2 is in its opening configuration C3 where the pyroelectric switch 12 is triggered , the power zone 18 is open.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the invention.
  • the elements of the protection device 2 of this embodiment which are similar to those of the first mode bear the same references and are not described in detail insofar as the above description can be transposed to them.
  • the protection device 2 comprises two breaking components 12A and 12B.
  • the two breaking components 12A and 12B are connected in parallel between the input conductor 4 and the output conductor 6 so that the current I flowing through the fuse 10 is fully shared between the respective power zones 18 of the at at least two breaking components 12A, 12B when these power zones 18 are in a state allowing the passage of current.
  • no other element is here connected in series with the fuse 10 in parallel with the power zones 18, so that the current I cannot flow elsewhere than through the power zones 18 respective of the at least two breaking components 12A and 12B.
  • the breaking components 12A and 12B are here pyroelectric switches 12A and 12B.
  • each pyroelectric switch 12A and 12B has an electrical resistance 20A and 20B.
  • the electric resistors 20A and 20B are in parallel and are thus crossed by a part of the electric tripping current l s which causes the heating of these resistors 20A and 20B, as explained above.
  • the protection device 2 comprises three or more of three breaking components connected in parallel, so that the current I flowing through the fuse 10 is entirely shared between the zones of respective power 18 of said breaking components 12A, 12B when these power zones 18 are in a state authorizing the passage of current.
  • each pyroelectric switch 12A and 12B is configured to cut off an electric fault current having an intensity of 200 amps.
  • the protection device 2 is able to cut off an electric current I having a total intensity of 400 amps.
  • FIG 8 shows another embodiment of the invention.
  • the elements of the protection device 2 of this embodiment which are similar to those of the embodiments described above bear the same references and are not described in detail insofar as the above description can be transposed to them.
  • the protection device 2 comprises two breaking components 12A and 12B.
  • the two breaking components 12A and 12B are connected in series between the input conductor 4 and the output conductor 6 so that the current I flowing through the fuse 10 also flows in the respective power zones 18 of at least two breaking components 12A, 12B when these power zones 18 are in a state allowing the passage of current.
  • no other element is here connected in series with the fuse 10 in parallel with the power zones 18, so that the current I cannot flow elsewhere than through the power zones 18 respective of the at least two breaking components 12A and 12B.
  • the breaking components 12A and 12B are here pyroelectric switches 12A and 12B.
  • each pyroelectric switch 12A and 12B has an electrical resistance 20A and 20B.
  • the electric resistors 20A and 20B are in parallel and are thus crossed by a part of the electric tripping current l s which causes the heating of these resistors 20A and 20B, as explained above.
  • the protection device 2 comprises three or more of three breaking components connected in series, so that the current I flowing through the fuse 10 also flows in the power zones 18 respectively of said breaking components 12A, 12B when these power zones 18 are in a state allowing the passage of current.
  • the introduction of several pyroelectric switches connected in series allows the protection device 2 to cut off an electrical voltage U having a very high voltage.
  • each pyroelectric switch 12A and 12B is configured to cut an electrical voltage U n having a voltage of 500 volts.
  • the protection device 2 is able to cut off an electrical voltage U having a total voltage of 1000 volts.
  • the load 3 is electrically connected to the first conductor 4. The electric current 1 then flows from the second conductor 6 to the first conductor 4 in normal operating conditions.
  • FIGS 6 and 7 illustrate two other embodiments of the invention.
  • the elements of the protection device 2 according to these two embodiments which are similar to those of the embodiments described above bear the same references and are not described in detail, insofar as the above description can be transposed to them.
  • the device 2 also comprises a diagnostic system 30 comprising a first sensor 32 for measuring the current Is which flows in the control zone 16, a second sensor 34 for measuring the current I which flows in the power zone 18 and an electronic processing unit programmed to compare the current values measured by the first sensor 32 and the second sensor 34 and to detect a failure of the protection device 2 as a function of the measured current values.
  • a diagnostic system 30 comprising a first sensor 32 for measuring the current Is which flows in the control zone 16, a second sensor 34 for measuring the current I which flows in the power zone 18 and an electronic processing unit programmed to compare the current values measured by the first sensor 32 and the second sensor 34 and to detect a failure of the protection device 2 as a function of the measured current values.
  • the diagnostic system 30 makes it possible to detect the appearance of a failure which may affect the proper functioning of the protection device 2, such as for example the failure of the control zone 16, a failure of the fuse 10 or the accidental breaking of a connectors.
  • the value of the current Is measured by the first sensor 32 is linked to the value of the current I measured by the second sensor 34.
  • these two current values I and Is are linked by a proportional relationship which is a function of the temperature of the protective device 2.
  • a fault is present in the protection device 2 if the value of the current Is measured by the first sensor 32 is zero while the value of the current I measured by the second sensor 34 is not zero.
  • the diagnostic system comprises a first electronic processing unit 36 which is connected to a second remote electronic processing unit 38, via a data link 40.
  • the second processing unit 38 is for example configured to, upon receipt of a signal indicating a failure, trigger safety measures for circuit 1, such as for example disconnecting the electrical source supplying circuit 1 or disconnecting the electrical load 3 , for example by means of a contactor or a switch, not shown.
  • the first sensor 32 and the second sensor 34 are both connected to the first processing unit 36.
  • the comparison and the detection of a failure are carried out by the first processing unit. processing 36.
  • the first processing unit 36 is further programmed to send a fault detection signal to the second processing unit 38 via the bus 40.
  • the first sensor 32 is connected to the first processing unit 36.
  • the second sensor 34 is connected to the second processing unit 38.
  • the comparison and the detection of a failure are produced by the second processing unit 36.
  • the first processing unit 36 is also programmed to transmit the current value measured by the current sensor to which it is connected to the second processing unit 38 via the bus 40.
  • the sensors 32 and / or 34 are current sensors.
  • the current sensors 32 and or 34 are Hall effect type sensors or inductive effect sensors or current transformers.
  • the sensors 32 and / or 34 include a voltage sensor which measures the electric voltage across a resistor.
  • the sensors 32 and / or 34 include a current injection device including a coil surrounding the branch of the circuit in which the current to be measured flows, the device being able to inject into the branch, by means of the coil, an electric current having a predefined shape (eg a pulse or a sinusoidal signal).
  • the device comprises a second coil surrounding said branch and making it possible to measure the total current flowing in said branch, and a processing circuit makes it possible to automatically determine the value and / or signal form of the current to be measured flowing in said branch.
  • the measurement of the current I by the system 30 is carried out indirectly, by measuring the electrical properties of the load 3.
  • the second sensor 34 is not associated with an electrical conductor of the circuit 1 but, at on the contrary, is associated with the load 3.
  • the second sensor 34 is then not necessarily a current sensor.
  • the processing units 36 and 38 comprise for example a dedicated electronic circuit and / or a programmable microcontroller.
  • the data link 40 is a wired link, for example a field bus such as a CAN bus or a LIN bus, or even a wireless link.
  • a diagnostic system analogous to the diagnostic system 30 can be used in the embodiments of the protection device 2 comprising several breaking components 12, for example in the embodiments of the protection device 2 illustrated in Figures 5 and 8.
  • the various components of the diagnostic system 30 can be integrated in the same housing.
  • At least some of the components of the diagnostic system 30 can be integrated into the same electronic element, such as an integrated circuit of the AS IC type.
  • the diagnostic system 30 may include a temperature sensor, preferably installed near or in contact with the device 2.
  • the unit processing electronics is programmed to correct the current measurements supplied by the or each sensor 32 and / or 34 as a function of the temperature measured.

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Abstract

Disclosed is a protection device for an electric circuit comprising at least one cut-off component (12) having a control area (16) suitable for receiving a trigger signal (S), and a power area (18) for the passage of the electric current. The device also comprises a control circuit (14) designed for generating and transmitting the trigger signal to the control area. The device further comprises a fuse (10) connected in series between a first conductor and the cut-off component (12) and capable of supplying a supply voltage (V) to the control circuit, the control circuit being connected between the fuse and the control area.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
TITRE : Dispositif de protection pour un circuit électrique, circuit électrique équipé d’un tel dispositif et procédé de protection d’un tel circuit électrique TITLE: Protection device for an electrical circuit, electrical circuit equipped with such a device and method for protecting such an electrical circuit
La présente invention concerne un dispositif de protection pour un circuit électrique, ainsi qu’un circuit électrique équipé d’un tel dispositif de protection. Enfin, l’invention concerne un procédé de protection d’un tel circuit électrique. The present invention relates to a protection device for an electrical circuit, as well as an electrical circuit equipped with such a protection device. Finally, the invention relates to a method of protecting such an electrical circuit.
Dans le domaine de protection d’un circuit électrique, il est connu d’utiliser un dispositif ou un composant électrique de protection apte à ouvrir le circuit électrique lorsque celui-ci est traversé par un courant électrique de défaut, tel qu’un courant de surcharge ou un courant de court-circuit. In the field of protection of an electric circuit, it is known to use a protective electric device or component capable of opening the electric circuit when it is crossed by an electric fault current, such as a overload or short circuit current.
A ce sujet, plusieurs dispositifs de protection existent, comme les fusibles. De façon connue, un fusible est un dipôle qui utilise l’effet Joule du courant électrique qui le traverse pour, en cas de surintensité, faire fondre un conducteur électrique qui ouvre le circuit électrique et empêche ainsi le courant électrique de circuler. Les fusibles sont dimensionnés en fonction de l’intensité du courant de défaut que le système doit protéger, ainsi que son temps d’ouverture. On connaît également des coupe-circuits pyrotechniques, aussi nommés « interrupteur pyroélectrique » ou bien « pyroswitch » en langue anglaise. In this regard, several protection devices exist, such as fuses. In a known manner, a fuse is a dipole which uses the Joule effect of the electric current which crosses it to, in the event of overcurrent, melt an electric conductor which opens the electric circuit and thus prevents the electric current from circulating. The fuses are sized according to the intensity of the fault current that the system must protect, as well as its opening time. There are also known pyrotechnic circuit breakers, also called "pyroelectric switch" or "pyroswitch" in English.
Toutefois, le coupe-circuit pyrotechnique nécessite un circuit de commande apte à fournir la commande de coupure. Un tel circuit de commande peut être complexe et comporter, par exemple, un capteur de courant, une unité de traitement de données et un microcontrôleur. Ainsi, le circuit de commande nécessite d’être alimenté par une source d’alimentation externe. Le dispositif de protection formé par l’interrupteur pyroélectrique et son circuit de commande n’est pas autonome et engendre un coût et un encombrement supérieurs, notamment à cause de la source d’alimentation externe. However, the pyrotechnic circuit breaker requires a control circuit capable of providing the cut-out command. Such a control circuit can be complex and include, for example, a current sensor, a data processing unit and a microcontroller. Thus, the control circuit needs to be powered by an external power source. The protection device formed by the pyroelectric switch and its control circuit is not autonomous and generates a higher cost and bulk, in particular because of the external power source.
C’est à ces inconvénients qu’entend plus particulièrement remédier l’invention en proposant un nouveau dispositif de protection pour un circuit électrique qui s’avère autonome, tout en réduisant les coûts de production. It is these drawbacks that the invention intends to remedy more particularly by proposing a new protection device for an electrical circuit which turns out to be autonomous, while reducing production costs.
Dans cet esprit, l’invention concerne un dispositif de protection pour un circuit électrique configuré pour transmettre un courant électrique, le dispositif de protection comprenant : In this spirit, the invention relates to a protection device for an electrical circuit configured to transmit an electric current, the protection device comprising:
- un premier conducteur, - a first driver,
- un second conducteur, - au moins un composant de coupure d’un courant électrique, le composant de coupure comportant une zone de commande, apte à recevoir un signal de déclenchement, et une zone de puissance pour le passage du courant électrique, et - a second driver, at least one component for cutting off an electric current, the cutting component comprising a control zone, capable of receiving a trigger signal, and a power zone for the passage of electric current, and
- un circuit de commande configuré pour élaborer et transmettre le signal de déclenchement à la zone de commande de l’interrupteur pyroélectrique, le dispositif comprenant, en outre, un fusible raccordé en série entre le premier conducteur et le composant de coupure de telle sorte que le courant circulant au travers du fusible passe intégralement par la zone de puissance du composant de coupure lorsque la zone de puissance est dans un état autorisant le passage du courant, le fusible étant apte fournir une tension d’alimentation au circuit de commande , a control circuit configured to generate and transmit the trigger signal to the control zone of the pyroelectric switch, the device further comprising a fuse connected in series between the first conductor and the breaking component so that the current flowing through the fuse passes entirely through the power zone of the breaking component when the power zone is in a state allowing the passage of current, the fuse being able to supply a supply voltage to the control circuit,
et en ce que le circuit de commande est raccordé entre le fusible et la zone de commande du composant de coupure. and in that the control circuit is connected between the fuse and the control zone of the breaking component.
Grâce à l’invention, le fusible fournit une information de présence d’un courant électrique de défaut et la tension d’alimentation nécessaire pour le fonctionnement du circuit de commande. Le circuit de commande se charge de générer et transmettre le signal de déclenchement au composant de coupure. Le dispositif de protection a un coût de production et un encombrement faibles, car il ne nécessite pas de source d’alimentation externe pour le déclenchement du composant de coupure. Le dispositif de protection permet ainsi la récupération de l’énergie électrique générée par la fusion du fusible. De plus, le dispositif de protection selon l’invention induit des pertes de puissance très faibles et des prestations de coupure améliorées. Thanks to the invention, the fuse provides information on the presence of an electrical fault current and the supply voltage necessary for the operation of the control circuit. The control circuit is responsible for generating and transmitting the trigger signal to the cut-off component. The protection device has a low production cost and size, since it does not require an external power source for the triggering of the breaking component. The protection device thus allows the recovery of the electrical energy generated by the melting of the fuse. In addition, the protection device according to the invention induces very low power losses and improved breaking performance.
Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l’invention, un tel dispositif de protection comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises selon toute combinaison techniquement admissible : According to advantageous but not compulsory aspects of the invention, such a protection device comprises one or more of the following characteristics, taken in any technically admissible combination:
- le courant de coupure du fusible est égal à une valeur nominale de courant électrique, cette valeur nominale de courant étant définie comme étant la valeur maximale du courant prévu pour circuler dans le dispositif de protection en fonctionnement normal. - the breaking current of the fuse is equal to a nominal value of electric current, this nominal value of current being defined as being the maximum value of the current intended to circulate in the protection device in normal operation.
- la tension de coupure du fusible est au moins quatre fois inférieure ou égale à la valeur nominale de tension électrique appliquée aux bornes du dispositif de protection. - the fuse cut-off voltage is at least four times less than or equal to the nominal value of the electric voltage applied to the terminals of the protection device.
- le dispositif est configuré pour être successivement dans une configuration de fermeture où le fusible n’est pas fondu, une première configuration intermédiaire où le fusible est mis en fusion et la tension d’alimentation est fournie au circuit de commande, une deuxième configuration intermédiaire où le composant de coupure est déclenché, et une configuration d’ouverture où le fusible est fondu. - le dispositif comprend au moins deux composants de coupure raccordés en parallèle au fusible entre le premier conducteur et le second conducteur, de telle sorte que le courant circulant au travers du fusible soit intégralement partagé entre les zones de puissance respectives des au moins deux composants de coupure lorsque ces zones de puissance sont dans un état autorisant le passage du courant. - The device is configured to be successively in a closing configuration where the fuse is not blown, a first intermediate configuration where the fuse is blown and the supply voltage is supplied to the control circuit, a second intermediate configuration where the cut-off component is triggered, and an opening configuration where the fuse is blown. the device comprises at least two breaking components connected in parallel to the fuse between the first conductor and the second conductor, so that the current flowing through the fuse is entirely shared between the respective power zones of the at least two components of cut when these power zones are in a state allowing current to flow.
- le dispositif comprend au moins deux composants de coupure raccordés en série entre le premier conducteur et le second conducteur, de telle sorte que le courant circulant au travers du fusible circule également dans les zones de puissance respectives des au moins deux composants de coupure lorsque ces zones de puissance sont dans un état autorisant le passage du courant. - the device comprises at least two breaking components connected in series between the first conductor and the second conductor, so that the current flowing through the fuse also flows in the respective power zones of the at least two breaking components when these power zones are in a state allowing current to flow.
- le circuit de commande comporte un potentiomètre apte à contrôler le signal de déclenchement transmis à la zone de commande du composant de coupure. - The control circuit includes a potentiometer capable of controlling the trigger signal transmitted to the control zone of the cut-off component.
- le dispositif comporte en outre un système de diagnostic comprenant : - the device also includes a diagnostic system comprising:
- un premier capteur pour mesurer le courant qui circule dans la zone de commande ; - a first sensor for measuring the current flowing in the control area;
- un deuxième capteur pour mesurer le courant qui circule dans la zone de puissance ; - a second sensor for measuring the current flowing in the power zone;
- une unité électronique de traitement programmée pour comparer les valeurs de courant mesurées par le premier capteur et le deuxième capteur et pour détecter une défaillance du dispositif de protection en fonction des valeurs de courant mesurées. - an electronic processing unit programmed to compare the current values measured by the first sensor and the second sensor and to detect a failure of the protection device as a function of the measured current values.
L’invention concerne également un circuit électrique configuré pour être alimenté par un courant électrique, le circuit électrique étant équipé d’un dispositif de protection conforme à l’invention. The invention also relates to an electric circuit configured to be supplied by an electric current, the electric circuit being equipped with a protection device according to the invention.
Enfin, l’invention concerne un procédé de protection d’un circuit électrique selon l’invention, le procédé comportant, au moins, des étapes de : Finally, the invention relates to a method for protecting an electrical circuit according to the invention, the method comprising, at least, steps of:
a) mise en fusion du fusible provoquée par un courant électrique de défaut et alimentation du circuit de commande, le courant électrique de défaut s’écoulant intégralement au travers de la zone de puissance ; a) melting of the fuse caused by an electric fault current and supply of the control circuit, the electric fault current flowing entirely through the power zone;
b) transmission, à l’aide du circuit de commande, du signal de déclenchement au composant de coupure, b) transmission, using the control circuit, of the trigger signal to the cut-off component,
c) déclenchement du composant de coupure et coupure de la zone de puissance du composant de coupure. c) tripping of the cut-off component and cut-off of the power zone of the cut-off component.
Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, lors de l’étape a), la tension d’alimentation du circuit de commande est générée par un arc électrique qui s’installe aux bornes du fusible. L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, d’un dispositif de protection, d’un circuit électrique et d’un procédé conformes à l’invention, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : According to a particular embodiment of the invention, during step a), the supply voltage of the control circuit is generated by an electric arc which is installed at the terminals of the fuse. The invention will be better understood and other advantages thereof will appear more clearly in the light of the description which follows, of a protection device, an electrical circuit and a method in accordance with the invention , given solely by way of nonlimiting example and made with reference to the appended drawings, in which:
[Fig 1] La figure 1 est une représentation schématique d’un dispositif de protection conforme à l’invention et d’un circuit électrique comportant ce dispositif de protection ; [Fig 1] Figure 1 is a schematic representation of a protection device according to the invention and of an electrical circuit comprising this protection device;
[Fig 2] La figure 2 est une représentation schématique du dispositif de protection à la figure 1 , lorsqu’un fusible est fondu ; [Fig 2] Figure 2 is a schematic representation of the protection device in Figure 1, when a fuse is blown;
[Fig 3] La figure 3 est une représentation analogue à la figure 2, lorsque le composant de coupure est ouvert ; [Fig 3] Figure 3 is a representation similar to Figure 2, when the breaking component is open;
[Fig 4] La figure 4 est un schéma blocs d’un procédé de protection conforme à l’invention ; et [Fig 4] Figure 4 is a block diagram of a protection method according to the invention; and
[Fig 5] La figure 5 est une représentation analogue à la figure 1 , pour un dispositif de protection et un circuit conformes à un deuxième mode de réalisation de l’invention. [Fig 5] Figure 5 is a representation similar to Figure 1, for a protection device and a circuit according to a second embodiment of the invention.
[Fig 6] La figure 6 est une représentation schématique d’un dispositif de protection et d’un circuit électrique comportant ce dispositif de protection, selon un troisième mode de réalisation de l’invention ; [Fig 6] Figure 6 is a schematic representation of a protection device and an electrical circuit comprising this protection device, according to a third embodiment of the invention;
[Fig 7] La figure 7 est une représentation schématique d’un dispositif de protection et d’un circuit électrique comportant ce dispositif de protection, selon un quatrième mode de réalisation de l’invention ; [Fig 7] Figure 7 is a schematic representation of a protection device and an electrical circuit comprising this protection device, according to a fourth embodiment of the invention;
[Fig 8] La figure 8 est une représentation analogue à la figure 1 , pour un dispositif de protection et un circuit conformes à un autre mode de réalisation de l’invention. A la figure 1 , est représenté un circuit électrique 1 configuré pour être alimenté par un courant électrique I et équipé d’un dispositif de protection 2. Le circuit électrique 1 comprend une charge 3 et est destiné à être raccordé à une source non représentée de courant, continu ou alternatif en fonction de la charge 3. Le dispositif de protection 2 est apte à ouvrir le circuit électrique 1 lorsque celui-ci est traversé par un courant électrique de défaut. On considère un courant électrique de défaut tout courant électrique I ayant une intensité supérieure ou égale à une valeur nominale de courant ln, aussi nommée courant nominal ln. Cette valeur nominale de courant ln est définie comme étant la valeur maximale du courant prévu pour circuler dans le dispositif de protection 2 en fonctionnement normal. Elle est prédéterminée en fonction de la nature du circuit électrique 1. Ainsi, dans la description qui va suivre, le courant électrique de défaut est défini comme la somme ln + ld, où ld désigne un surcourant. La différence de potentiel électrique maximale qui peut être appliquée entre les bornes du dispositif de protection 2 en alimentant la charge 3, sans coupure par le dispositif de protection 2, est nommée valeur nominale de tension et notée Vn dans ce qui suit. Cette valeur nominale de tension est également déterminée en fonction de la nature du circuit électrique. Le choix des valeurs de courant nominal ln et de la valeur nominale de tension Vn dépend de la nature de la charge 3 à protéger. [Fig 8] Figure 8 is a representation similar to Figure 1, for a protection device and a circuit according to another embodiment of the invention. In FIG. 1, an electric circuit 1 is represented, configured to be supplied by an electric current I and equipped with a protection device 2. The electric circuit 1 comprises a load 3 and is intended to be connected to a source not shown of current, direct or alternating depending on the load 3. The protection device 2 is able to open the electrical circuit 1 when the latter is crossed by an electrical fault current. Consider an electric fault current any electric current I having an intensity greater than or equal to a nominal value of current l n , also called nominal current l n . This nominal current value l n is defined as being the maximum value of the current expected to flow in the protection device 2 in normal operation. It is predetermined as a function of the nature of the electric circuit 1. Thus, in the description which follows, the electric fault current is defined as the sum l n + ld, where ld denotes an overcurrent. The potential difference maximum electrical power which can be applied between the terminals of the protection device 2 by supplying the load 3, without interruption by the protection device 2, is called the nominal voltage value and denoted V n in the following. This nominal voltage value is also determined according to the nature of the electrical circuit. The choice of nominal current values l n and of nominal voltage value V n depends on the nature of the load 3 to be protected.
Le courant électrique de défaut L est, par exemple, un courant de surcharge ou un courant de court-circuit et constitue un risque pour la charge 3 du circuit électrique 1 . Le dispositif de protection 2 comprend un premier conducteur 4 et un second conducteur 6. Dans cet exemple, le premier conducteur 4 forme un conducteur d’entrée du courant électrique, et le second conducteur 6 forme un conducteur de sortie du courant électrique. La charge 3 est raccordée au conducteur de sortie. Les conducteurs 4 et 6 sont configurés pour raccorder le dispositif de protection 2 au reste du circuit électrique 1 et ainsi pour le passage de tout courant électrique. En régime de fonctionnement normal, c’est-à-dire en l’absence de courant électrique de défaut, le courant électrique I qui circule entre les conducteurs 4 et 6 est inférieur ou égal à la valeur nominale de courant ln et la tension électrique aux bornes des conducteurs 4 et 6 est inférieure ou égale à la valeur nominale de tension Vn. The fault electric current L is, for example, an overload current or a short-circuit current and constitutes a risk for the load 3 of the electric circuit 1. The protective device 2 comprises a first conductor 4 and a second conductor 6. In this example, the first conductor 4 forms an input conductor of the electric current, and the second conductor 6 forms an output conductor of the electric current. Load 3 is connected to the output conductor. The conductors 4 and 6 are configured to connect the protection device 2 to the rest of the electrical circuit 1 and thus for the passage of any electrical current. In normal operating conditions, that is to say in the absence of an electrical fault current, the electrical current I which flows between the conductors 4 and 6 is less than or equal to the nominal current value l n and the voltage electrical across conductors 4 and 6 is less than or equal to the nominal voltage V n .
Le dispositif de protection 2 comprend également un fusible 10 raccordé électriquement en série entre les conducteurs 4 et 6, ainsi qu’un composant de coupure 12 d’un courant électrique et un circuit de commande 14. Le fusible 10 est raccordé en série entre le conducteur d’entrée 4 et l’interrupteur pyrotechnique 12. On note 5 un conducteur intermédiaire reliant le fusible 10 et le composant de coupure 12 entre eux, qui est donc intercalé entre les conducteurs 4 et 6. The protection device 2 also comprises a fuse 10 electrically connected in series between the conductors 4 and 6, as well as a breaking component 12 of an electric current and a control circuit 14. The fuse 10 is connected in series between the input conductor 4 and the pyrotechnic switch 12. Note 5 an intermediate conductor connecting the fuse 10 and the breaking component 12 between them, which is therefore interposed between conductors 4 and 6.
De façon connue, un fusible est un dipôle dont les bornes sont raccordées électriquement entre elles uniquement par un élément conducteur qui est apte à être détruit, généralement par fusion due à l’effet Joule, lorsqu’il est traversé par un courant électrique qui dépasse une valeur seuil. Cette valeur seuil est ici nommée « courant de coupure ». La tension de coupure d’un fusible, nommée « rated voltage » en langue anglaise, est ici définie comme étant la valeur de tension électrique aux bornes du fusible à partir de laquelle le fusible ne peut pas interrompre le passage du courant lorsque l’élément conducteur a été détruit. Lorsqu’un fusible a commencé à fondre, si une tension supérieure à cette tension de coupure est appliquée entre ses bornes, alors un arc électrique se forme entre ces bornes et y perdure, autorisant la circulation d’un courant électrique. Dans ce qui suit, un fusible est dit être « fondu » lorsque l’élément conducteur a été détruit et qu’aucun arc électrique ne peut se former compte tenu des valeurs des tensions électriques présentes dans le circuit électrique 1 . Il forme alors un circuit électriquement ouvert au travers duquel aucun courant électrique ne peut circuler. Un fusible est dit être « en train de fondre » lorsque le courant électrique le traversant a dépassé le courant de coupure, entraînant un début de fusion de l’élément conducteur, mais que la tension électrique à ses bornes est supérieure à la tension de coupure de ce fusible, entraînant l’apparition d’un arc électrique entre ses bornes. L’arc électrique perdure tant que le fusible est en train de fondre. In known manner, a fuse is a dipole whose terminals are electrically connected to each other only by a conductive element which is capable of being destroyed, generally by fusion due to the Joule effect, when an electric current which exceeds a threshold value. This threshold value is here called "breaking current". The cut-off voltage of a fuse, called “rated voltage” in English, is defined here as the value of electrical voltage at the terminals of the fuse from which the fuse cannot interrupt the flow of current when the element driver was destroyed. When a fuse has started to blow, if a voltage higher than this cut-off voltage is applied between its terminals, then an electric arc is formed between these terminals and continues there, allowing the circulation of an electric current. In what follows, a fuse is said to be “blown” when the conductive element has been destroyed and that no electric arc can form taking into account the values of the electric voltages present in the electric circuit 1. It then forms an electrically open circuit through which no electric current can flow. A fuse is said to be “blowing” when the electric current passing through it has exceeded the breaking current, causing the conductive element to start to melt, but the electric voltage across its terminals is higher than the breaking voltage. of this fuse, causing the appearance of an electric arc between its terminals. The electric arc continues as long as the fuse is blowing.
Le courant de coupure ho du fusible 10 est égal, en pratique à 1% ou 3% près, à la valeur nominale ln. The cut-off current ho of fuse 10 is equal, in practice to 1% or 3%, to the nominal value l n .
La tension de coupure Vio du fusible 10 est nettement inférieure à la valeur nominale Vn. Par « nettement », on entend que la tension de coupure est au moins quatre fois, par exemple cinq fois ou dix fois inférieure à la valeur nominale Vn. The cut-off voltage Vio of fuse 10 is much lower than the nominal value V n . By "clearly" is meant that the cut-off voltage is at least four times, for example five times or ten times lower than the nominal value V n .
Le composant de coupure 12 est un dispositif électrique commandable configuré pour interrompre la circulation d’un courant électrique en réponse à un signal de commande. The breaking component 12 is a controllable electrical device configured to interrupt the flow of electrical current in response to a control signal.
Le composant de coupure 12 comporte une première zone 16 et une deuxième zone 18. The breaking component 12 has a first zone 16 and a second zone 18.
La première zone 16 est dite zone de commande et est apte à recevoir un signal de déclenchement S. La deuxième zone 18 est dite zone de puissance. The first zone 16 is called the control zone and is capable of receiving a trigger signal S. The second zone 18 is called the power zone.
La zone de puissance 18 est la partie du composant de coupure 12 électriquement raccordée en parallèle au premier fusible 8. Elle est configurée pour le passage du courant électrique I qui alimente le circuit électrique 1 . The power zone 18 is the part of the breaking component 12 electrically connected in parallel to the first fuse 8. It is configured for the passage of the electric current I which supplies the electric circuit 1.
Le fusible 10 est raccordé en série entre le premier conducteur 4 et le composant de coupure 12 de telle sorte que le courant I circulant au travers du fusible 10 passe intégralement par la zone de puissance 18 du composant de coupure 12 lorsque la zone de puissance 18 est dans un état autorisant le passage du courant. The fuse 10 is connected in series between the first conductor 4 and the breaking component 12 so that the current I flowing through the fuse 10 passes entirely through the power zone 18 of the breaking component 12 when the power zone 18 is in a state allowing the passage of current.
En d’autres termes, aucun autre élément n’est ici connecté en série avec le fusible 10 en parallèle de la zone de puissance 18, de sorte que le courant I ne peut pas s’écouler ailleurs qu’au travers de la zone de puissance 18. In other words, no other element is here connected in series with the fuse 10 in parallel with the power zone 18, so that the current I cannot flow elsewhere than through the zone of power 18.
En pratique, dans le cas où un courant électrique supérieur au courant nominal ln traverse le dispositif de protection 2, le fusible 10 commence à fondre et un arc électrique A, comme visible à la figure 2, commence à apparaître entre ses bornes. Selon des modes de réalisation, plus particulièrement décrits ci-après à titre d’exemples illustratifs et non nécessairement limitatifs, le composant de coupure 12 est un interrupteur pyrotechnique 12. In practice, in the case where an electric current greater than the nominal current l n passes through the protection device 2, the fuse 10 begins to melt and an electric arc A, as visible in FIG. 2, begins to appear between its terminals. According to embodiments, more particularly described below by way of illustrative and not necessarily limiting examples, the breaking component 12 is a pyrotechnic switch 12.
Toutefois, en variante, le composant de coupure 12 peut être réalisé différemment et la description faite ci-après est transposable au cas plus général d’un interrupteur quelconque. However, as a variant, the breaking component 12 can be produced differently and the description given below can be transposed to the more general case of any switch.
Par exemple, en variante, le composant de coupure 12 est un interrupteur tel qu’un disjoncteur ou un contacteur. Dans ce cas, la zone de puissance 18 correspond à une zone de coupure à contacts séparables, et la zone de commande 16 correspond à un mécanisme de déclenchement apte à être commandé par une tension électrique pour ouvrir les contacts de la zone de puissance 18. For example, as a variant, the breaking component 12 is a switch such as a circuit breaker or a contactor. In this case, the power zone 18 corresponds to a cut-off zone with separable contacts, and the control zone 16 corresponds to a tripping mechanism capable of being controlled by an electric voltage to open the contacts of the power zone 18.
La zone de commande 16 de l’interrupteur pyroélectrique 12 comporte une résistance 20 apte à chauffer lorsqu’elle est traversée par un courant électrique. De façon connue en soi, l’interrupteur pyroélectrique comporte également un agent explosif non représenté, par exemple une poudre explosive, et un élément de coupure, tel qu’un piston ou une guillotine. L’élément de coupure, qui n’est pas représenté, est réalisé en matériau électriquement isolant, par exemple en plastique. Il est apte à couper la zone de puissance 18. En pratique, lorsque la résistance 20 de la zone de commande 16 est traversée par un courant électrique, la résistance 20 chauffe et déclenche la détonation de l’agent explosif qui fait basculer l’élément de coupure d’une première position où il est éloigné de la zone de puissance 18 à une deuxième position où il coupe la zone de puissance 18 de façon à interrompre le passage de courant électrique dans le circuit électrique 1. The control zone 16 of the pyroelectric switch 12 includes a resistor 20 capable of heating when it is crossed by an electric current. In a manner known per se, the pyroelectric switch also includes an explosive agent, not shown, for example an explosive powder, and a cut-off element, such as a piston or a guillotine. The breaking element, which is not shown, is made of electrically insulating material, for example plastic. It is capable of cutting the power zone 18. In practice, when the resistor 20 of the control zone 16 is crossed by an electric current, the resistor 20 heats up and triggers the detonation of the explosive agent which causes the element to tip over. breaking from a first position where it is distant from the power zone 18 to a second position where it cuts the power zone 18 so as to interrupt the passage of electric current in the electric circuit 1.
Le circuit de commande 14 est configuré pour élaborer et transmettre le signal de déclenchement S à la zone de commande 16 de l’interrupteur pyroélectrique 12. Le circuit de commande 14 est raccordé entre le fusible 10 et la zone de commande 16. En pratique, le signal de déclenchement S élaboré par le circuit de commande 14 est un courant électrique ls de déclenchement qui est transmis à la zone de commande 16. Ainsi, le courant de déclenchement ls traverse la résistance 20 et déclenche l’interrupteur pyroélectrique 12. The control circuit 14 is configured to generate and transmit the trigger signal S to the control zone 16 of the pyroelectric switch 12. The control circuit 14 is connected between the fuse 10 and the control zone 16. In practice, the tripping signal S produced by the control circuit 14 is an electric tripping current l s which is transmitted to the control zone 16. Thus, the tripping current l s passes through the resistor 20 and triggers the pyroelectric switch 12.
De façon connue, le circuit de commande 14 peut comporter un ou plusieurs composants électriques actifs et/ou passifs pour la génération et la transmission du signal de déclenchement S. En particulier, le circuit de commande 14 ne comporte pas de source d’alimentation interne. In known manner, the control circuit 14 may comprise one or more active and / or passive electrical components for the generation and transmission of the trigger signal S. In particular, the control circuit 14 does not include an internal power source .
Selon une variante qui n’est pas représentée aux figures, le circuit de commande According to a variant which is not shown in the figures, the control circuit
14 comporte un potentiomètre apte à contrôler le courant de déclenchement ls transmis à l’interrupteur pyroélectrique 12. En pratique, le potentiomètre est configuré pour moduler l’intensité du courant électrique ls qui est fourni à la zone de commande 16 de l’interrupteur pyroélectrique 12. Ainsi, le potentiomètre du circuit de commande 14 est configuré pour contrôler la vitesse d’ouverture de l’interrupteur pyroélectrique 12. 14 includes a potentiometer capable of controlling the trip current l s transmitted to the pyroelectric switch 12. In practice, the potentiometer is configured to modulate the intensity of the electric current l s which is supplied to the control zone 16 of the pyroelectric switch 12. Thus, the potentiometer of the control circuit 14 is configured to control the opening speed of the pyroelectric switch 12.
Ainsi, le dispositif de protection 2 est configuré pour être dans différentes configurations C1 , C2, et C3, à savoir une configuration de fermeture C1 , une première configuration intermédiaire C2 et une configuration d’ouverture C3. Thus, the protection device 2 is configured to be in different configurations C1, C2, and C3, namely a closing configuration C1, a first intermediate configuration C2 and an opening configuration C3.
Dans la configuration de fermeture C1 représentée à la figure 1 , le courant électrique I qui alimente le circuit électrique 1 est inférieur au courant nominal ln et donc le fusible 10 n’est pas fondu. In the closing configuration C1 shown in FIG. 1, the electric current I which supplies the electric circuit 1 is less than the nominal current l n and therefore the fuse 10 is not blown.
Dans la configuration intermédiaire C2 représentée à la figure 2, le courant électrique I qui alimente le circuit électrique 1 est supérieur à la valeur de seuil ln. Le fusible 10 commence alors à fondre, et l’arc électrique A apparaît entre ses bornes. Cet arc électrique A cause l’apparition d’une tension électrique d’alimentation V, qui est alors fournie au circuit de commande 14. En effet, la tension de coupure Vio du fusible 10 est choisie de façon à ce que l’arc électrique A reste présent entre ses bornes pendant qu’il est en train de fondre, tant que le courant I circule. In the intermediate configuration C2 represented in FIG. 2, the electric current I which feeds the electric circuit 1 is greater than the threshold value l n . The fuse 10 then begins to blow, and the electric arc A appears between its terminals. This electric arc A causes the appearance of an electric supply voltage V, which is then supplied to the control circuit 14. In fact, the cut-off voltage Vio of the fuse 10 is chosen so that the electric arc A remains present between its terminals while it is melting, as long as the current I flows.
Dans la configuration d’ouverture C3 représentée à la figure 3, l’interrupteur pyroélectrique 12 est déclenché. Le circuit de commande 14, alimenté par la tension V, élabore à partir de cette tension V et transmet le signal de déclenchement S, sous la forme du courant ls, à la résistance électrique 20 de la zone de commande 16, en déclenchant l’interrupteur pyroélectrique 12 qui ouvre rapidement la zone de puissance 18. In the opening configuration C3 shown in FIG. 3, the pyroelectric switch 12 is triggered. The control circuit 14, supplied by the voltage V, builds on this voltage V and transmits the trigger signal S, in the form of the current l s , to the electrical resistance 20 of the control zone 16, by triggering l pyroelectric switch 12 which quickly opens the power zone 18.
A la figure 1 , le circuit de commande 14 est représenté comme un « boîtier » raccordé entre le fusible 10 et la zone de commande 16. Aux figures 2 et 3, le circuit de commande 14 est représenté par une résistance électrique 140, pour les raisons développées ci-dessous. La résistance électrique 140 est soumise à la tension d’alimentation V générée aux bornes du fusible 10. Ici, la valeur de la résistance 20 est inférieure à dix fois ou à cent fois la valeur de la résistance 140. C’est donc la valeur de la résistance 140 qui dimensionne la valeur du courant ls transmis à la zone de commande 16. En effet, indépendamment des composants électriques du circuit de commande 14, celui-ci peut être représenté électriquement par une simple résistance 140 dans un schéma électrique, comme c’est le cas aux figures 2 et 3. Dans les schémas des figures 2 et 3, la résistance électrique 140 est raccordée électriquement en série avec la résistance électrique 20. L’ensemble formé par la résistance 20 et la résistance 140 est raccordé électriquement en parallèle avec le fusible. Un procédé de protection du circuit électrique 1 , équipé du dispositif de protection 2, est mis en œuvre lorsqu’un courant électrique I supérieur au courant nominal ln survient dans le circuit électrique 1 et traverse le dispositif de protection 2. Dans ce cas, le surcourant ld est strictement supérieur à zéro. Par défaut, le dispositif de protection 2 est dans la configuration de fermeture C1 , puisque le courant électrique I alimente le circuit électrique 1 et le fusible 10 n’est pas fondu. Le procédé de protection est décrit ci- dessous. In FIG. 1, the control circuit 14 is represented as a “box” connected between the fuse 10 and the control zone 16. In FIGS. 2 and 3, the control circuit 14 is represented by an electrical resistance 140, for the reasons developed below. The electrical resistance 140 is subjected to the supply voltage V generated at the terminals of the fuse 10. Here, the value of the resistance 20 is less than ten times or a hundred times the value of the resistance 140. It is therefore the value of the resistor 140 which sizes the value of the current l s transmitted to the control zone 16. In fact, independently of the electrical components of the control circuit 14, this can be represented electrically by a simple resistor 140 in an electrical diagram, as in FIGS. 2 and 3. In the diagrams in FIGS. 2 and 3, the electrical resistance 140 is electrically connected in series with the electrical resistance 20. The assembly formed by the resistance 20 and the resistance 140 is connected electrically in parallel with the fuse. A method of protecting the electrical circuit 1, equipped with the protective device 2, is implemented when an electrical current I greater than the nominal current l n occurs in the electrical circuit 1 and passes through the protective device 2. In this case, the overcurrent l d is strictly greater than zero. By default, the protection device 2 is in the closing configuration C1, since the electric current I supplies the electric circuit 1 and the fuse 10 is not blown. The protection process is described below.
Au début de ce procédé, et au cours d’une étape initiale a), un défaut survient dans l’alimentation du circuit électrique 1 et le courant électrique traverse le dispositif de protection 2. A cause du courant électrique, et dans un intervalle de temps prédéterminé par le calibre du fusible 10, le fusible 10 commence à fondre et l’arc électrique A s’installe aux bornes du fusible 10. Comme mentionné ci-dessus, le fusible 10 est dimensionné de façon à ce que l’arc électrique A reste présent entre ses bornes pendant qu’il est en train de fondre, tant que le courant I est présent, ce qui génère la tension d’alimentation V et assure le passage du courant. Cette tension V est utilisée pour alimenter le circuit de commande 14. A l’issue de l’étape a), le dispositif de protection 2 est dans sa première configuration intermédiaire C2 où le fusible 10 est en train de fondre et la tension d’alimentation V est fournie au circuit de commande 14. Comme mentionné ci-dessus, puisque le circuit de commande 14 est un circuit passif, la tension d’alimentation V fournie par le fusible 10 représente la seule source d’alimentation du circuit de commande 14 nécessaire pour le fonctionnement de celui-ci. Ainsi, lors de l’étape a), le procédé comporte la mise en fusion du fusible 10 provoquée par le courant électrique I supérieur à ln et l’alimentation du circuit de commande 14. Pendant cette étape a), le courant électrique de défaut s’écoule intégralement au travers de la zone de puissance 18, puisqu’aucun autre élément n’est ici connecté en série avec le fusible 10 en parallèle de la zone de puissance 18, comme expliqué ci-dessus. At the start of this process, and during an initial step a), a fault occurs in the supply of the electric circuit 1 and the electric current flows through the protection device 2. Because of the electric current, and in an interval of time predetermined by the rating of the fuse 10, the fuse 10 begins to melt and the electric arc A is installed at the terminals of the fuse 10. As mentioned above, the fuse 10 is dimensioned so that the electric arc A remains present between its terminals while it is melting, as long as the current I is present, which generates the supply voltage V and ensures the passage of the current. This voltage V is used to power the control circuit 14. At the end of step a), the protection device 2 is in its first intermediate configuration C2 where the fuse 10 is blowing and the voltage of power supply V is supplied to the control circuit 14. As mentioned above, since the control circuit 14 is a passive circuit, the supply voltage V supplied by the fuse 10 represents the only power source for the control circuit 14 necessary for the operation thereof. Thus, during step a), the method comprises the melting of the fuse 10 caused by the electric current I greater than l n and the supply of the control circuit 14. During this step a), the electric current of fault flows entirely through the power zone 18, since no other element is here connected in series with the fuse 10 in parallel with the power zone 18, as explained above.
Le procédé comporte ensuite une étape b) dans laquelle le circuit de commande 14 élabore le signal de déclenchement S, qui correspond au courant électrique de déclenchement ls. Ensuite, le circuit de commande 14 transmet ce courant de déclenchement ls à l’interrupteur pyroélectrique 12, en particulier à la zone de commande 16 de l’interrupteur pyroélectrique 12. Puisque l’arc électrique A est toujours présent aux bornes du fusible 10, le courant électrique de défaut traverse encore la zone de puissance 18 de l’interrupteur pyroélectrique 12. Lors de l’étape b), le procédé comporte la transmission, à l’aide du circuit de commande 14, du signal de déclenchement S à l’interrupteur pyroélectrique 12. Ensuite, le procédé comporte une étape c) qui comporte le déclenchement de l’interrupteur pyroélectrique 12 et la coupure de la zone de puissance 18 de l’interrupteur pyroélectrique 12. En pratique, le courant électrique ls traverse la résistance électrique 20 de la zone de commande 16 qui se réchauffe et déclenche la détonation de l’agent explosif de l’interrupteur pyroélectrique 12. Comme expliqué ci-dessus, la détonation de l’agent explosif fait basculer l’élément de coupure de sa première position vers sa deuxième position de façon à couper la zone de puissance 18 de l’interrupteur pyroélectrique 12. A l’issue de l’étape c), le dispositif de protection 2 se trouve dans sa configuration d’ouverture C3 où l’interrupteur pyroélectrique 12 est déclenché, la zone de puissance 18 est ouverte. The method then comprises a step b) in which the control circuit 14 generates the trigger signal S, which corresponds to the electrical trigger current l s . Then, the control circuit 14 transmits this tripping current l s to the pyroelectric switch 12, in particular to the control zone 16 of the pyroelectric switch 12. Since the electric arc A is always present at the terminals of the fuse 10 , the electric fault current still crosses the power zone 18 of the pyroelectric switch 12. During step b), the method comprises the transmission, using the control circuit 14, of the trigger signal S to the pyroelectric switch 12. Then, the method comprises a step c) which comprises the triggering of the pyroelectric switch 12 and the cutting off of the power zone 18 of the pyroelectric switch 12. In practice, the electric current l s passes through the electrical resistance 20 of the control zone 16 which heats up and triggers the detonation of the explosive agent of the pyroelectric switch 12. As explained above, the detonation of the explosive agent causes the cut-off element to switch from its first position to its second position so as to cut the power zone 18 of the pyroelectric switch 12. At the end of step c), the protection device 2 is in its opening configuration C3 where the pyroelectric switch 12 is triggered , the power zone 18 is open.
Dans les exemples ci-dessus du fait qu’aucun élément, notamment aucun second fusible, n’est connecté en parallèle avec la zone de puissance 18 et en série avec le fusible 10, alors la fiabilité du dispositif de protection 2 est améliorée puisqu’on ne court pas le risque que cet élément, notamment ce second fusible, ne subisse une défaillance pouvant compromettre le bon fonctionnement du dispositif de protection 2. De plus, le nombre de pièces est réduit, ce qui facilite la construction du dispositif de protection 2. In the above examples of the fact that no element, in particular no second fuse, is connected in parallel with the power zone 18 and in series with the fuse 10, then the reliability of the protection device 2 is improved since there is no risk that this element, in particular this second fuse, undergoes a failure which could compromise the proper functioning of the protection device 2. In addition, the number of parts is reduced, which facilitates the construction of the protection device 2 .
La figure 5 montre un deuxième mode de réalisation de l’invention. Les éléments du dispositif de protection 2 de ce mode de réalisation qui sont analogues à ceux du premier mode portent les mêmes références et ne sont pas décrits en détails dans la mesure où la description ci-dessus peut leur être transposée. Figure 5 shows a second embodiment of the invention. The elements of the protection device 2 of this embodiment which are similar to those of the first mode bear the same references and are not described in detail insofar as the above description can be transposed to them.
Le dispositif de protection 2 selon ce deuxième mode de réalisation comprend deux composants de coupure 12A et 12B. Les deux composants de coupure 12A et 12B sont raccordés en parallèle entre le conducteur d’entrée 4 et le conducteur de sortie 6 de telle sorte que le courant I circulant au travers du fusible 10 soit intégralement partagé entre les zones de puissance 18 respectives des au moins deux composants de coupure 12A, 12B lorsque ces zones de puissance 18 sont dans un état autorisant le passage du courant. En d’autres termes, aucun autre élément n’est ici connecté en série avec le fusible 10 en parallèle des zones de puissance 18, de sorte que le courant I ne peut pas s’écouler ailleurs qu’au travers des zones de puissance 18 respectives des au moins deux composants de coupure 12A et 12B. The protection device 2 according to this second embodiment comprises two breaking components 12A and 12B. The two breaking components 12A and 12B are connected in parallel between the input conductor 4 and the output conductor 6 so that the current I flowing through the fuse 10 is fully shared between the respective power zones 18 of the at at least two breaking components 12A, 12B when these power zones 18 are in a state allowing the passage of current. In other words, no other element is here connected in series with the fuse 10 in parallel with the power zones 18, so that the current I cannot flow elsewhere than through the power zones 18 respective of the at least two breaking components 12A and 12B.
A titre d’exemple, les composants de coupure 12A et 12B sont ici des interrupteurs pyroélectriques 12A et 12B. En particulier, chaque interrupteur pyroélectrique 12A et 12B comporte une résistance électrique 20A et 20B. Les résistances électriques 20A et 20B sont en parallèle et sont ainsi traversées par une partie du courant électrique de déclenchement ls qui provoque le réchauffement de ces résistances 20A et 20B, comme expliqué ci-dessus. Selon une variante qui n’est pas représentée aux figures, le dispositif de protection 2 comporte trois ou plus de trois composants de coupure raccordés en parallèle, de telle sorte que le courant I circulant au travers du fusible 10 soit intégralement partagé entre les zones de puissance 18 respectives desdits composants de coupure 12A, 12B lorsque ces zones de puissance 18 sont dans un état autorisant le passage du courant. By way of example, the breaking components 12A and 12B are here pyroelectric switches 12A and 12B. In particular, each pyroelectric switch 12A and 12B has an electrical resistance 20A and 20B. The electric resistors 20A and 20B are in parallel and are thus crossed by a part of the electric tripping current l s which causes the heating of these resistors 20A and 20B, as explained above. According to a variant which is not shown in the figures, the protection device 2 comprises three or more of three breaking components connected in parallel, so that the current I flowing through the fuse 10 is entirely shared between the zones of respective power 18 of said breaking components 12A, 12B when these power zones 18 are in a state authorizing the passage of current.
L’introduction de plusieurs interrupteurs pyroélectriques raccordés en parallèle permet au dispositif de protection 2 de couper un courant électrique I ayant une intensité très élevée. Par exemple, pour la variante représentée à la figure 5, chaque interrupteur pyroélectrique 12A et 12B est configuré pour couper un courant électrique de défaut ayant une intensité de 200 ampères. Ainsi, le dispositif de protection 2 est apte à couper un courant électrique I ayant une intensité totale de 400 ampères. The introduction of several pyroelectric switches connected in parallel allows the protection device 2 to cut off an electric current I having a very high intensity. For example, for the variant represented in FIG. 5, each pyroelectric switch 12A and 12B is configured to cut off an electric fault current having an intensity of 200 amps. Thus, the protection device 2 is able to cut off an electric current I having a total intensity of 400 amps.
La figure 8 montre un autre mode de réalisation de l’invention. Les éléments du dispositif de protection 2 de ce mode de réalisation qui sont analogues à ceux des modes de réalisation décrits ci-dessus portent les mêmes références et ne sont pas décrits en détails dans la mesure où la description ci-dessus peut leur être transposée. Figure 8 shows another embodiment of the invention. The elements of the protection device 2 of this embodiment which are similar to those of the embodiments described above bear the same references and are not described in detail insofar as the above description can be transposed to them.
Le dispositif de protection 2 selon cet autre mode de réalisation comprend deux composants de coupure 12A et 12B. Les deux composants de coupure 12A et 12B sont raccordés en série entre le conducteur d’entrée 4 et le conducteur de sortie 6 de telle sorte que le courant I circulant au travers du fusible 10 circule également dans les zones de puissance 18 respectives des au moins deux composants de coupure 12A, 12B lorsque ces zones de puissance 18 sont dans un état autorisant le passage du courant. En d’autres termes, aucun autre élément n’est ici connecté en série avec le fusible 10 en parallèle des zones de puissance 18, de sorte que le courant I ne peut pas s’écouler ailleurs qu’au travers des zones de puissance 18 respectives des au moins deux composants de coupure 12A et 12B. The protection device 2 according to this other embodiment comprises two breaking components 12A and 12B. The two breaking components 12A and 12B are connected in series between the input conductor 4 and the output conductor 6 so that the current I flowing through the fuse 10 also flows in the respective power zones 18 of at least two breaking components 12A, 12B when these power zones 18 are in a state allowing the passage of current. In other words, no other element is here connected in series with the fuse 10 in parallel with the power zones 18, so that the current I cannot flow elsewhere than through the power zones 18 respective of the at least two breaking components 12A and 12B.
A titre d’exemple, les composants de coupure 12A et 12B sont ici des interrupteurs pyroélectriques 12A et 12B. En particulier, chaque interrupteur pyroélectrique 12A et 12B comporte une résistance électrique 20A et 20B. Les résistances électriques 20A et 20B sont en parallèle et sont ainsi traversées par une partie du courant électrique de déclenchement ls qui provoque le réchauffement de ces résistances 20A et 20B, comme expliqué ci-dessus. By way of example, the breaking components 12A and 12B are here pyroelectric switches 12A and 12B. In particular, each pyroelectric switch 12A and 12B has an electrical resistance 20A and 20B. The electric resistors 20A and 20B are in parallel and are thus crossed by a part of the electric tripping current l s which causes the heating of these resistors 20A and 20B, as explained above.
Selon une variante qui n’est pas représentée aux figures, le dispositif de protection 2 comporte trois ou plus de trois composants de coupure raccordés en série, de telle sorte que le courant I circulant au travers du fusible 10 circule également dans les zones de puissance 18 respectives desdits composants de coupure 12A, 12B lorsque ces zones de puissance 18 sont dans un état autorisant le passage du courant. L’introduction de plusieurs interrupteurs pyroélectriques raccordés en série permet au dispositif de protection 2 de couper une tension électrique U ayant une tension très élevée. Par exemple, pour la variante représentée à la figure 8, chaque interrupteur pyroélectrique 12A et 12B est configuré pour couper une tension électrique Un ayant une tension de 500 volts. Ainsi, le dispositif de protection 2 est apte à couper une tension électrique U ayant une tension totale de 1000 volts. En variante, la charge 3 est raccordée électriquement au premier conducteur 4. Le courant électrique 1 circule alors depuis le second conducteur 6 vers le premier conducteur 4 en régime de fonctionnement normal. According to a variant which is not shown in the figures, the protection device 2 comprises three or more of three breaking components connected in series, so that the current I flowing through the fuse 10 also flows in the power zones 18 respectively of said breaking components 12A, 12B when these power zones 18 are in a state allowing the passage of current. The introduction of several pyroelectric switches connected in series allows the protection device 2 to cut off an electrical voltage U having a very high voltage. For example, for the variant shown in FIG. 8, each pyroelectric switch 12A and 12B is configured to cut an electrical voltage U n having a voltage of 500 volts. Thus, the protection device 2 is able to cut off an electrical voltage U having a total voltage of 1000 volts. As a variant, the load 3 is electrically connected to the first conductor 4. The electric current 1 then flows from the second conductor 6 to the first conductor 4 in normal operating conditions.
Les figures 6 et 7 illustrent deux autres modes de réalisation de l’invention. Les éléments du dispositif de protection 2 selon ces deux modes de réalisation qui sont analogues à ceux des modes de réalisation précédemment décrits portent les mêmes références et ne sont pas décrits en détail, dans la mesure où la description ci-dessus peut leur être transposée. Figures 6 and 7 illustrate two other embodiments of the invention. The elements of the protection device 2 according to these two embodiments which are similar to those of the embodiments described above bear the same references and are not described in detail, insofar as the above description can be transposed to them.
Selon ces autres modes de réalisation, le dispositif 2 comporte en outre un système de diagnostic 30 comprenant un premier capteur 32 pour mesurer le courant Is qui circule dans la zone de commande 16, un deuxième capteur 34 pour mesurer le courant I qui circule dans la zone de puissance 18 et une unité électronique de traitement programmée pour comparer les valeurs de courant mesurées par le premier capteur 32 et le deuxième capteur 34 et pour détecter une défaillance du dispositif de protection 2 en fonction des valeurs de courant mesurées. According to these other embodiments, the device 2 also comprises a diagnostic system 30 comprising a first sensor 32 for measuring the current Is which flows in the control zone 16, a second sensor 34 for measuring the current I which flows in the power zone 18 and an electronic processing unit programmed to compare the current values measured by the first sensor 32 and the second sensor 34 and to detect a failure of the protection device 2 as a function of the measured current values.
Le système de diagnostic 30 permet de détecter l’apparition d’une défaillance pouvant affecter le bon fonctionnement du dispositif de protection 2, comme par exemple la défaillance de la zone de commande 16, une défaillance du fusible 10 ou la rupture accidentelle d’un des connecteurs. The diagnostic system 30 makes it possible to detect the appearance of a failure which may affect the proper functioning of the protection device 2, such as for example the failure of the control zone 16, a failure of the fuse 10 or the accidental breaking of a connectors.
En pratique, en l’absence de défaillance du dispositif de protection 2, la valeur du courant Is mesurée par le premier capteur 32 est liée à la valeur du courant I mesurée par le deuxième capteur 34. Par exemple, ces deux valeurs de courant I et Is sont liées par une relation de proportionnalité qui est fonction de la température du dispositif de protection 2. In practice, in the absence of failure of the protection device 2, the value of the current Is measured by the first sensor 32 is linked to the value of the current I measured by the second sensor 34. For example, these two current values I and Is are linked by a proportional relationship which is a function of the temperature of the protective device 2.
Par exemple, on considère qu’une défaillance est présente dans le dispositif de protection 2 si la valeur du courant Is mesurée par le premier capteur 32 est nulle alors que la valeur du courant I mesurée par le deuxième capteur 34 n’est pas nulle. For example, it is considered that a fault is present in the protection device 2 if the value of the current Is measured by the first sensor 32 is zero while the value of the current I measured by the second sensor 34 is not zero.
Selon des exemples de mise en oeuvre, le système de diagnostic comporte une première unité électronique de traitement 36 qui est connectée à une deuxième unité électronique de traitement 38 distante, par l’intermédiaire d’une liaison de données 40. La deuxième unité de traitement 38 est par exemple configurée pour, dès réception d’un signal indiquant une défaillance, déclencher des mesures de mise en sécurité du circuit 1 , comme par exemple déconnecter la source électrique alimentant le circuit 1 ou déconnecter la charge électrique 3, par exemple au moyen d’un contacteur ou d’un interrupteur, non illustrés. According to examples of implementation, the diagnostic system comprises a first electronic processing unit 36 which is connected to a second remote electronic processing unit 38, via a data link 40. The second processing unit 38 is for example configured to, upon receipt of a signal indicating a failure, trigger safety measures for circuit 1, such as for example disconnecting the electrical source supplying circuit 1 or disconnecting the electrical load 3 , for example by means of a contactor or a switch, not shown.
Selon un premier exemple, comme illustré par la figure 6, le premier capteur 32 et le deuxième capteur 34 sont tous les deux raccordés à la première unité de traitement 36. La comparaison et la détection d’une défaillance sont réalisées par la première unité de traitement 36. La première unité de traitement 36 est en outre programmée pour envoyer un signal de détection d’un défaut à destination de la deuxième unité de traitement 38 par l’intermédiaire du bus 40. According to a first example, as illustrated in FIG. 6, the first sensor 32 and the second sensor 34 are both connected to the first processing unit 36. The comparison and the detection of a failure are carried out by the first processing unit. processing 36. The first processing unit 36 is further programmed to send a fault detection signal to the second processing unit 38 via the bus 40.
Selon un deuxième exemple, comme illustré par la figure 7, le premier capteur 32 est raccordé à la première unité de traitement 36. Le deuxième capteur 34 est raccordé à la deuxième unité de traitement 38. La comparaison et la détection d’une défaillance sont réalisées par la deuxième unité de traitement 36. La première unité de traitement 36 est en outre programmée pour transmettre la valeur de courant mesurée par le capteur de courant auquel elle est connectée à destination de la deuxième unité de traitement 38 par l’intermédiaire du bus 40. According to a second example, as illustrated in FIG. 7, the first sensor 32 is connected to the first processing unit 36. The second sensor 34 is connected to the second processing unit 38. The comparison and the detection of a failure are produced by the second processing unit 36. The first processing unit 36 is also programmed to transmit the current value measured by the current sensor to which it is connected to the second processing unit 38 via the bus 40.
De préférence, les capteurs 32 et/ou 34 sont des capteurs de courant. Par exemple, les capteurs de courant 32 et ou 34 sont des capteurs de type à effet Hall ou des capteurs à effet inductif ou des transformateurs de courant. Preferably, the sensors 32 and / or 34 are current sensors. For example, the current sensors 32 and or 34 are Hall effect type sensors or inductive effect sensors or current transformers.
En variante, les capteurs 32 et/ou 34 comportent un capteur de tension qui mesure la tension électrique aux bornes d’une résistance. As a variant, the sensors 32 and / or 34 include a voltage sensor which measures the electric voltage across a resistor.
Selon encore une autre variante, les capteurs 32 et/ou 34 incluent un dispositif d’injection de courant incluant une bobine entourant la branche du circuit dans laquelle circule le courant à mesurer, le dispositif étant apte à injecter dans la branche, au moyen de la bobine, un courant électrique présentant une forme prédéfinie (par ex. une impulsion ou un signal sinusoïdal). Le dispositif comporte une deuxième bobine entourant ladite branche et permettant de mesurer le courant total circulant dans ladite branche, et un circuit de traitement permet de déterminer automatiquement la valeur et/ou la forme de signal du courant à mesurer circulant dans ladite branche. According to yet another variant, the sensors 32 and / or 34 include a current injection device including a coil surrounding the branch of the circuit in which the current to be measured flows, the device being able to inject into the branch, by means of the coil, an electric current having a predefined shape (eg a pulse or a sinusoidal signal). The device comprises a second coil surrounding said branch and making it possible to measure the total current flowing in said branch, and a processing circuit makes it possible to automatically determine the value and / or signal form of the current to be measured flowing in said branch.
Selon des variantes non illustrées, la mesure du courant I par le système 30 est réalisée indirectement, en mesurant des propriétés électriques de la charge 3. Ainsi, le deuxième capteur 34 n’est pas associé à un conducteur électrique du circuit 1 mais, au contraire, est associé à la charge 3. Le deuxième capteur 34 n’est alors pas nécessairement un capteur de courant. Les unités de traitement 36 et 38 comportent par exemple un circuit électronique dédié et/ou un microcontrôleur programmable. According to variants not illustrated, the measurement of the current I by the system 30 is carried out indirectly, by measuring the electrical properties of the load 3. Thus, the second sensor 34 is not associated with an electrical conductor of the circuit 1 but, at on the contrary, is associated with the load 3. The second sensor 34 is then not necessarily a current sensor. The processing units 36 and 38 comprise for example a dedicated electronic circuit and / or a programmable microcontroller.
La liaison de données 40 est une liaison filaire, par exemple un bus de terrain tel qu’un bus CAN ou un bus LIN, ou encore une liaison sans fil. The data link 40 is a wired link, for example a field bus such as a CAN bus or a LIN bus, or even a wireless link.
Selon des variantes non illustrées, un système de diagnostic analogue au système de diagnostic 30 peut être utilisé dans les modes de réalisation du dispositif de protection 2 comprenant plusieurs composants de coupure 12, par exemple dans les modes de réalisation du dispositif de protection 2 illustrés aux figures 5 et 8. According to variants not illustrated, a diagnostic system analogous to the diagnostic system 30 can be used in the embodiments of the protection device 2 comprising several breaking components 12, for example in the embodiments of the protection device 2 illustrated in Figures 5 and 8.
Selon des variantes, afin de gagner en compacité, les différents constituants du système de diagnostic 30 peuvent être intégrés dans un même boîtier. According to variants, in order to gain compactness, the various components of the diagnostic system 30 can be integrated in the same housing.
Selon des exemples, au moins une partie des constituants du système de diagnostic 30 peuvent être intégrés dans un même élément électronique, tel qu’un circuit intégré de type AS IC. According to examples, at least some of the components of the diagnostic system 30 can be integrated into the same electronic element, such as an integrated circuit of the AS IC type.
Selon d’autres aspects, le système de diagnostic 30 selon l’un quelconque des modes de réalisation présentés ci-dessus peut comporter un capteur de température, de préférence installé à proximité ou au contact du dispositif 2. Dans ce cas, l’unité électronique de traitement est programmée pour corriger les mesures de courant fournies par le ou chaque capteur 32 et/ou 34 en fonction de la température mesurée. According to other aspects, the diagnostic system 30 according to any of the embodiments presented above may include a temperature sensor, preferably installed near or in contact with the device 2. In this case, the unit processing electronics is programmed to correct the current measurements supplied by the or each sensor 32 and / or 34 as a function of the temperature measured.
Les variantes envisagées ci-dessus peuvent être combinées entre elles pour générer de nouveaux modes de réalisation de l’invention. The variants envisaged above can be combined with one another to generate new embodiments of the invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (2) de protection pour un circuit électrique (1 ) configuré pour transmettre un courant électrique (I), le dispositif de protection comprenant : 1. Protection device (2) for an electrical circuit (1) configured to transmit an electric current (I), the protection device comprising:
- un premier conducteur (4), - a first conductor (4),
- un second conducteur (6), - a second conductor (6),
- au moins un composant de coupure (12) d’un courant électrique, le composant de coupure (12) comportant une zone de commande (16), apte à recevoir un signal (S) de déclenchement, et une zone de puissance (18) pour le passage du courant électrique, et - at least one cut-off component (12) of an electric current, the cut-off component (12) comprising a control zone (16), capable of receiving a trigger signal (S), and a power zone (18 ) for the passage of electric current, and
- un circuit (14) de commandes configuré pour élaborer et transmettre le signal de déclenchement (S) à la zone de commande du composant de coupure (12), - a control circuit (14) configured to generate and transmit the trigger signal (S) to the control area of the cut-off component (12),
le dispositif étant caractérisé en ce qu’il comprend, en outre, un fusible (10) raccordé en série entre le premier conducteur (4) et le composant de coupure (12) de telle sorte que le courant (I) circulant au travers du fusible (10) passe intégralement par la zone de puissance (18) du composant de coupure (12) lorsque la zone de puissance (18) est dans un état autorisant le passage du courant, le fusible (10) étant apte à fournir une tension (V) d’alimentation au circuit de commande (14), the device being characterized in that it further comprises a fuse (10) connected in series between the first conductor (4) and the breaking component (12) so that the current (I) flowing through the fuse (10) passes entirely through the power zone (18) of the breaking component (12) when the power zone (18) is in a state allowing current to flow, the fuse (10) being capable of supplying a voltage (V) supply to the control circuit (14),
et en ce que le circuit de commande est raccordé entre le fusible (10) et la zone de commande (16) du composant de coupure (12). and in that the control circuit is connected between the fuse (10) and the control zone (16) of the breaking component (12).
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le courant de coupure (h o) du fusible (10) est égal à une valeur nominale (ln) de courant électrique, cette valeur nominale de courant étant définie comme étant la valeur maximale du courant prévu pour circuler dans le dispositif (2) en fonctionnement normal. 2. Device according to claim 1, characterized in that the breaking current (ho) of the fuse (10) is equal to a nominal value (l n ) of electric current, this nominal current value being defined as being the maximum value of the current intended to flow in the device (2) in normal operation.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tension de coupure (Vio) du fusible (10) est au moins quatre fois inférieure ou égale à la valeur nominale (Vn) de tension électrique. 3. Device according to claim 2, characterized in that the cut-off voltage (Vio) of the fuse (10) is at least four times less than or equal to the nominal value (V n ) of electrical voltage.
4. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est configuré pour être successivement dans : 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is configured to be successively in:
- une configuration de fermeture (C1 ) où le fusible (10) n’est pas fondu, - une première configuration intermédiaire (C2) où le fusible (10) est mis en fusion et la tension d’alimentation (V) est fournie au circuit de commande (14), - a closing configuration (C1) where the fuse (10) is not blown, a first intermediate configuration (C2) where the fuse (10) is blown and the supply voltage (V) is supplied to the control circuit (14),
- une configuration d’ouverture (C3) où le composant de coupure (12) est déclenché. - an opening configuration (C3) where the cut-off component (12) is triggered.
5. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend au moins deux composants de coupure (12A, 12B) raccordés en parallèle entre le premier conducteur (4) et le second conducteur (6), de telle sorte que le courant (I) circulant au travers du fusible (10) soit intégralement partagé entre les zones de puissance (18) respectives des au moins deux composants de coupure (12A, 12B) lorsque ces zones de puissance (18) sont dans un état autorisant le passage du courant. 5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least two breaking components (12A, 12B) connected in parallel between the first conductor (4) and the second conductor (6), so that the current (I) flowing through the fuse (10) is fully shared between the respective power zones (18) of the at least two breaking components (12A, 12B) when these power zones (18) are in a state authorizing the passage of current.
6. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend au moins deux composants de coupure (12A, 12B) raccordés en série entre le premier conducteur (4) et le second conducteur (6), de telle sorte que le courant (I) circulant au travers du fusible (10) circule également dans les zones de puissance (18) respectives des au moins deux composants de coupure (12A, 12B) lorsque ces zones de puissance (18) sont dans un état autorisant le passage du courant. 6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least two breaking components (12A, 12B) connected in series between the first conductor (4) and the second conductor (6), so that the current (I) flowing through the fuse (10) also flows in the respective power zones (18) of the at least two breaking components (12A, 12B) when these power zones (18) are in an enabling state current flow.
7. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de commande (14) comporte un potentiomètre apte à contrôler le signal de déclenchement (S) transmis à la zone de commande (16) du composant de coupure (12). 7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit (14) comprises a potentiometer capable of controlling the trigger signal (S) transmitted to the control zone (16) of the cut-off component (12 ).
8. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un système de diagnostic (30) comprenant : 8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a diagnostic system (30) comprising:
- un premier capteur (32) pour mesurer le courant qui circule dans la zone de commande (16) ; - a first sensor (32) for measuring the current flowing in the control area (16);
- un deuxième capteur (34) pour mesurer le courant qui circule dans la zone de puissance (18) ; - a second sensor (34) for measuring the current flowing in the power zone (18);
- une unité électronique de traitement (36, 38) programmée pour comparer les valeurs de courant mesurées par le premier capteur (32) et le deuxième capteur (34) et pour détecter une défaillance du dispositif de protection (2) en fonction des valeurs de courant mesurées. - an electronic processing unit (36, 38) programmed to compare the current values measured by the first sensor (32) and the second sensor (34) and to detect a failure of the protection device (2) as a function of the values of current measured.
9. Circuit électrique (1 ) configuré pour être alimenté par un courant électrique (I), le circuit électrique étant équipé d’un dispositif de protection (2) selon l’une des revendications précédentes. 9. Electric circuit (1) configured to be supplied by an electric current (I), the electric circuit being equipped with a protection device (2) according to one of the preceding claims.
10. Procédé de protection d’un circuit électrique (1 ) selon la revendication 9, le procédé comportant, au moins, des étapes de : 10. Method for protecting an electrical circuit (1) according to claim 9, the method comprising, at least, steps of:
a) mise en fusion du fusible (10) provoquée par un courant électrique de défaut (Id) et alimentation du circuit de commande (14), le courant électrique de défaut s’écoulant intégralement au travers de la zone de puissance (18) ; a) melting of the fuse (10) caused by an electric fault current (Id) and supply of the control circuit (14), the electric fault current flowing entirely through the power zone (18);
b) transmission, à l’aide du circuit de commande, du signal de déclenchement (S) au composant de coupure (12), b) transmission, using the control circuit, of the trigger signal (S) to the cut-off component (12),
c) déclenchement du composant de coupure (12) et coupure de la zone de puissance (18) du composant de coupure (12). c) tripping of the cut-off component (12) and cut-off of the power zone (18) of the cut-off component (12).
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que, lors de l’étape a), la tension d’alimentation (V) du circuit de commande (14) est générée par un arc électrique (A) qui s’installe aux bornes du fusible (10). 11. Method according to claim 10, characterized in that, during step a), the supply voltage (V) of the control circuit (14) is generated by an electric arc (A) which is installed at fuse terminals (10).
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