EP4553881A1 - Appareil comprenant un contact électrique muni d'un capteur de luminosité et procédé d'estimation d'usure - Google Patents

Appareil comprenant un contact électrique muni d'un capteur de luminosité et procédé d'estimation d'usure Download PDF

Info

Publication number
EP4553881A1
EP4553881A1 EP24211698.6A EP24211698A EP4553881A1 EP 4553881 A1 EP4553881 A1 EP 4553881A1 EP 24211698 A EP24211698 A EP 24211698A EP 4553881 A1 EP4553881 A1 EP 4553881A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
electrical
chamber
detection
brightness sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24211698.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Kévin ENOUF
Guillaume PRIEUR
Jérôme Valire
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Electrical and Power SAS
Original Assignee
Safran Electrical and Power SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Electrical and Power SAS filed Critical Safran Electrical and Power SAS
Publication of EP4553881A1 publication Critical patent/EP4553881A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/22—Polarised relays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/22—Polarised relays
    • H01H51/2209—Polarised relays with rectilinearly movable armature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/29—Relays having armature, contacts, and operating coil within a sealed casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/04—Means for indicating condition of the switching device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/0015—Means for testing or for inspecting contacts, e.g. wear indicator
    • H01H2001/0031—Means for testing or for inspecting contacts, e.g. wear indicator by analysing radiation emitted by arc or trace material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/04—Means for indicating condition of the switching device
    • H01H2071/044—Monitoring, detection or measuring systems to establish the end of life of the switching device, can also contain other on-line monitoring systems, e.g. for detecting mechanical failures

Definitions

  • the technical field of the invention is that of electrical switching components equipped with a device for detecting wear linked to electric arcs.
  • the present invention relates to an electrical device provided with a device for detecting wear linked to electric arcs and in particular a contactor.
  • a contactor in particular a power contactor, comprises at least one electrical contact changing from a closed state to an open state in the contact chamber.
  • An electrical contact comprises at least one fixed terminal and a movable conductor, each generally comprising a contact pad, each having a contact surface in contact with each other in the closed state and spaced apart from each other in the open state.
  • Some electrical contacts include two fixed terminals and the moving conductor is a moving bridge allowing electrical conductivity to be achieved between the two fixed terminals in the closed state. This thus allows two electric arcs to be formed during the transition from the closed state to the open state.
  • the electric arc When the pads are worn due to erosion, for example by the electric arc or the environment in the arc chute or due to a higher current in the line or due to a drop in the dielectric strength of the insulators, the electric arc lasts longer than in the case without wear. This longer duration of the electric arc reduces the reactivity of the device in breaking the electric line, and can cause damage in the arc chute or on the device powered by the electric line that the electrical contact must break.
  • the intensity of the electric arc that appears at the separation of the contact surfaces during their mechanical separation is such that parts of the contact electrical or insulating walls of the contact chamber may suffer irreversible damage: partially melted metal parts which can damage the insulating walls or elements of the actuator moving the moving conductor (spring, rods etc.), particles of matter in the contact chamber which can cause deterioration of the actuator, insulating parts damaged by electric arcs etc.
  • the reuse of the electrical contact must be prevented because it may no longer cut the electrical line in which the electrical contact is located in the open state. Indeed, in certain cases, when the electrical contact is commanded to the open state, the electric arc may not extinguish and thus cause electrical conductivity between the fixed terminal and the moving conductor which could cause a fire. This is the case, for example, if a particle prevents the moving conductor from finishing its travel to an opening position corresponding to the open state or if a metal particle forms a bridge forming two electric arcs between the moving conductor and the fixed terminal.
  • the invention provides a solution to the problems mentioned above, by making it possible to estimate wear of the electrical device, for example of an electrical contact, by measuring at least the propagation time of an electric arc during opening, using a brightness sensor.
  • the invention it is possible to detect a luminous flux coming from an electric arc.
  • This detection makes it possible to transmit a light detection signal comprising information on the electric arc, by its duration and/or its luminous intensity.
  • This information can thus make it possible to estimate wear of the device linked to electric arcs.
  • This estimation can be carried out by a calculation unit internal to the device or by an external (remote) processing unit, and be sent to a control/command system of an aircraft using the device or to light up a warning light.
  • the opening that is directly formed between the arcing chamber and the detection chamber avoids problems with transparent walls damaged or having reduced transparency due to a layer deposit following electric arcs.
  • the test light load makes it possible to check whether the sensor is still functioning due to the risk of damage by the electric arc passing through the opening.
  • the wear estimate makes it possible to transmit a message to an operator or user indicating that the device has suffered too much damage, potentially affecting its future performance.
  • the erosion suffered by the contact pads at each switching or the reduction in the dielectric strength of the insulators or even a failure of the device such as an actuator or a spring in the device increases the duration of the electric arc during opening, and therefore the time of interruption of the power line.
  • the device must then be inspected and possibly replaced.
  • placing the brightness sensor in a detection chamber separate from the contact chamber prevents damage to the brightness sensor by the electric arc.
  • the apparatus according to one aspect of the invention may have one or more additional characteristics among those described in the following paragraphs, considered individually or according to all technically possible combinations:
  • the apparatus comprises a test light load housed in the detection chamber and electrically controlled by the computing unit to perform an operational test of the brightness sensor, the computing unit being configured to transmit a sensor failure signal in the event of no light detection when powering the test light load.
  • the test light load is a diode.
  • the brightness sensor measures the luminous flux and the computing unit is configured to further determine wear of the apparatus when the measurement of the luminous flux is greater than a first threshold value.
  • the electric arc detection duration is terminated when the measured value of the luminous flux is less than a second threshold value.
  • the computing unit transmits information about a faulty electrical contact or insulation if wear is estimated.
  • the computing unit emits a maintenance information signal if the duration of the electric arc detection is greater than a second predetermined value. This second predetermined value is less than the first predetermined value.
  • the brightness sensor is of the phototransistor or photodiode or photoresistor or fiber optic sensor type.
  • the electrical contact comprises a first fixed terminal and a second fixed terminal, and a movable conductor forming a bridge in contact with the first and second fixed terminal in the closed state, said conductor being distant from the first and second fixed terminal in the open state.
  • the electrical apparatus is a contactor further comprising a return spring for moving the movable conductor to one state and an electromagnetic actuator for moving the movable conductor to the other state.
  • the electrical apparatus is a circuit breaker further comprising an overload, differential current and/or short circuit detection device for triggering the electrical contact from a closed state to an open state.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an apparatus according to one embodiment of the invention.
  • the device is a contactor comprising an actuator 1.
  • the device could be a circuit breaker.
  • the apparatus comprises a housing 2 comprising a contact chamber 23 and a detection chamber 21 preferably separated from each other by an insulating wall, hereinafter called base 22.
  • the housing 2 further comprises a window 20 between the contact chamber 23 and the detection chamber 21.
  • the window 20 comprises an opening in the base 22.
  • the base 22 comprises a translucent or transparent area.
  • the actuator 1 is mounted in the detection chamber 21 but it could be housed in another chamber separate from the contact chamber 23 and the detection chamber 21.
  • the actuator 1 comprises in this example an electromagnet comprising a coil 11 fixed to the housing 2, a fixed magnetic core 12 fixed to the housing 2, a mobile magnetic core 13 surrounded by the coil 21.
  • the mobile core 13 is located opposite the fixed core 12, and is when the coil 11 is powered magnetically attracted towards the fixed core 12 from a rest position as shown in the Figure 1 to a magnetized position.
  • the actuator 1 further comprises a control rod 10 fixed to the movable core 13 and a return spring 14 for returning the movable core 13 to its rest position.
  • the return spring 14 is mounted compressed between the fixed core 12 and the movable core 13.
  • control rod 10 passes through the window 20.
  • the control rod 10 passes through an opening in another wall of the housing 2.
  • the apparatus further comprises an electrical contact 3 housed in the contact chamber 23.
  • the electrical contact 3 comprises at least one fixed terminal 32 and a movable conductor 31 movable in this embodiment by the control rod 10 relative to the conductor 31 between a spaced position and a contact position.
  • the electrical contact 3 is configured to open or close a high voltage direct current power line, for example 800 volts.
  • the electrical contact 3 is in a closed state when the movable conductor 31 is in the contact position, that is to say in contact with the at least one fixed contact 32, here in this case when the movable conductor 31 is in physical and electrical contact with the first fixed terminal 32 and the second fixed terminal 32' forming an electrical bridge between the two fixed terminals 32, 32'.
  • the electrical contact 3 is in an open state when the movable conductor 31 is in the spaced position, that is to say that the movable conductor 31 is distant from at least one fixed contact, here in this case when the movable conductor 31 is distant from the first and second fixed terminal 32, 32'.
  • the first and second fixed terminals 32, 32' respectively comprise a first and second electrically conductive body and respectively a first and second conductive pad 320, 320' located on the conductive body, for example mounted by crimping.
  • the movable conductor 31 comprises an electrically conductive body 311 and a first and second pad 310, 310' mounted facing respectively the first and second pad 320, 320' of the fixed terminal 32, 32', in contact with the latter in the contact position.
  • the movable conductor 31 of the contactor is a movable bridge and the electrical contact 3 comprises a second fixed terminal 32'.
  • the electrical contact 3 further comprises a compression spring 34 mounted between a wall of the control rod 10 and the conductor mobile 31.
  • the mobile conductor 31 is crossed by the control rod 10, and is mounted between the return spring 34 and a stop of the control rod 10.
  • the electrical contact 3 is a normally open contact, but it could be according to another example a normally closed contact.
  • the electrical contact 3 changes from the open state to the closed state when the actuator 1 (here the coil 11) is energized, and the movable core 13 moves to the magnetized position, moving the control rod 10, the compression spring 34 and the movable conductor 31 towards the two fixed terminals 32, 32'.
  • the stroke of the movable conductor 31 is shorter than that of the movable core 13.
  • the electrical contact 3 changes from the closed state to the open state when the coil 11 of the actuator 1 is no longer electrically powered, and the movable core 13 moves to the rest position, moving the control rod 10, the compression spring 34 and the movable conductor 31 to a remote position away from the two fixed terminals 32, 32'.
  • the apparatus comprises a device 4 for estimating wear of the electrical apparatus.
  • the wear estimation device 4 comprises a brightness sensor 41, in this case a phototransistor, mounted in the detection chamber 21.
  • the brightness sensor 41 is a fiber optic sensor.
  • the brightness sensor 41 makes it possible to detect light in the detection chamber 21 coming from the contact chamber 23 passing through the window 20.
  • the brightness sensor 41 is positioned in the detection chamber 21 to detect light in an area facing the window 20.
  • the window 20 is an opening crossed by the control rod 10.
  • the base comprises a translucent or transparent wall and the brightness sensor 41 is facing this transparent wall.
  • the luminous flux coming from the electric arc 6, 6' illuminates at least the area where the brightness sensor 41 is located by passing through the window 20.
  • the brightness sensor 41 can therefore detect a luminous flux coming from the electric arc 6.
  • the brightness sensor 41 can further detect the luminous flux coming from a second electric arc 6' in the breaking chamber 23 between the second fixed terminal 32' and the movable conductor 31.
  • the two electric arcs 6, 6' form and extinguish at the same time, each generating a luminous flux, a part of which is detectable by the brightness sensor 41.
  • these electric arcs 6, 6' are in particular formed when the electrical contact 3 changes from the closed state to the open state.
  • the compression spring 34 makes it possible, for its part, to apply compression of the movable conductor 31 to the first and second fixed terminals 32.
  • the wear estimation device 4 further comprises a calculation unit 42 configured to receive opening information corresponding to the passage of the electrical contact 3 from the closed state to the open state and a light detection signal by the brightness sensor 41.
  • the calculation unit 4 comprises electronic components making it possible to process analog and/or digital signals and furthermore a microcontroller and/or processor etc.
  • the calculation unit 42 receives information on the state of the electrical contact 3. Alternatively, it could receive only the opening information corresponding to the passage of the electrical contact 3 from the closed state to the open state.
  • the wear estimation device 4 further comprises a test light load 43 housed in the detection chamber 21 and electrically controlled by the calculation unit 42.
  • the calculation unit 42 is configured (either upon receipt of a test request or randomly or according to a predetermined time) to perform an operational test of the brightness sensor 41.
  • the calculation unit 42 is configured to transmit a sensor failure signal in the event of receipt of a light detection signal by the brightness sensor 41 when powering the test light load 43.
  • the calculation unit 42 can for example pulse control the light load 43 so that it flashes, and check the concordance of this flashing with each light detection signal received by the brightness sensor 41.
  • the calculation unit 4 which comprises in this example an electronic card crossed by the control rod 10, which makes it possible to give information on the state of the electrical contact 3.
  • the control rod 10 comprises an electrically conductive zone, for example tubular corresponding to the difference in travel between the movable core and the movable conductor, allowing electrical contact to be made with an electrical conductor of the electronic card during the movement of the control rod 10 when the movable conductor is in the closed position (during compression and decompression of the compression spring 34).
  • the movable rod 10 comprises a stop and the calculation unit 42 comprises a mechanical switch mounted for example on the electronic card opposite the stop comprising a compression spring operating according to the same travel as that of the compression spring, that is to say according to the difference in travel between the movable core and the movable conductor.
  • the measurement estimation device 4 comprises a low-voltage electrical contact operating according to the same travel as that of the high-voltage electrical contact 3.
  • the low-voltage electrical contact comprises a movable conductor mounted on the rod, a compression spring and respectively one or two fixed terminals for example mounted on the electronic card.
  • the state information corresponds to that of the light load (in this case open state for off state, and closed state for on state, but this could be reversed).
  • the opening information transmitted to the calculation unit 42 corresponds to a falling edge of a signal of the state of the light load 3, i.e. the transition of the light load 3 from an on state to an off state.
  • the calculation unit 4 has for example an input connected to the light load 3.
  • the opening information corresponds to opening control information, for example sent after a predetermined delay.
  • the computing unit 4 is configured to measure an electric arc detection duration 6, 6' from the light detection signal transmitted by the brightness sensor 41.
  • FIG. 2 represents a timing diagram representing on the first line a command of the electrical contact, on the second line a state of the electrical contact 3, on the third line a detection of brightness by the brightness sensor 41, and on the fourth line an estimate of wear of the device.
  • the electrical contact 3 changes state according to this command as visible on the first two lines with a delay, linked to the movement time of the movable contact 31.
  • the current flows through the two electric arcs 6, 6' but the movable contact 31 moves from the closed position to the open position and the electric arc can continue to exist in this open position for a longer or shorter time as shown in event 3.
  • the latter is longer than event 2, which is itself longer than event 1.
  • the brightness sensor 41 transforms a detection of light in the arc chute into a light detection signal corresponding to the brightness of this electric arc in the detection chamber, as shown on the third line of the timing diagram.
  • the calculation unit 42 is configured to measure an electric arc detection duration Da from the light detection signal transmitted by the brightness sensor 41.
  • the light detection is proven when the measured value of the luminous flux by the brightness sensor is greater than a second threshold value.
  • the electric arc detection duration is terminated when the measured value of the luminous flux is less than the second threshold value.
  • this makes it possible to measure in the light detection signal by the brightness sensor 41, only the time exceeding this second threshold value in order to avoid measuring a duration of light originating neither from an electric arc nor from the test light load.
  • Other solutions are possible, for example measuring a duration from a derivative value of the detection signal of light corresponding to a sudden increase in light due either to an electric arc or to the light emitted by the test light load 43.
  • the electrical device does not include the calculation unit.
  • the brightness sensor includes an output designed to be connected to a calculation unit remote from the electrical device.
  • the calculation unit is part of an electronic control unit.
  • the device detects an electric arc by means of the brightness sensor 41 configured to transmit a light detection signal in the detection chamber by the brightness sensor 41. This signal is received by the calculation unit which processes it to extract information on the luminous flux in the cutting chamber, such as an electric arc duration or a power of an electric arc.
  • the brightness sensor 41 can thus continue to detect light in the detection chamber 42 coming from the luminous flux produced by the electric arcs 6, 6'.
  • the calculation unit 42 is further configured to estimate wear of the device when the electric arc detection duration Da is greater than a first predetermined value Dt. This is for example the case at event 3 on the second line of the timing diagram, in which the duration Da of the electric arcs 6, 6' is greater than the first predetermined value Dt corresponding to an anomaly duration of the device.
  • the calculation unit 42 is configured to produce a wear signal of the device to inform a user or an operator.
  • the wear signal of the device can thus correspond to wear of the electrical contact or to wear of an electrical insulator or even to wear of the actuator, increasing the time of the electric arc as explained previously.
  • the calculation unit 42 is configured to determine a behavior symptomatic of wear of the device if the duration Da of the electric arcs 6, 6' is each time greater than a second predetermined value Dc less than the first predetermined value Dt.
  • the calculation unit 42 can thus transmit a maintenance information signal to alert a maintenance operator in order to carry out preventive maintenance.
  • the calculation unit 42 is configured to transmit to a control unit controlling (directly or indirectly) an electrical contact in series with this electrical contact 3 to open the line securely and/or transmit information to a user/operator by controlling (directly or indirectly by a control system for example of an aircraft) an indicator light on a dashboard or information on a screen.
  • the brightness sensor 41 measures the intensity of the luminous flux (in lumens) and the calculation unit 42 is configured to further estimate wear of the device when the measurement of the luminous flux is greater than a first flux threshold value. This makes it possible to estimate wear even in the event of an electric arc having a duration less than the predetermined value Dt but sufficiently powerful to have damaged the device. An operator will thus be able to check whether the device has been damaged.
  • the calculation unit 42 comprises a memory and is configured to record in said memory each maximum value or value of the integral of the measurement of the luminous flux measured by the brightness detector from the start of the electric arc detection duration and add each of these values (maximum value or value of the integral) of the measurement of the luminous flux, and finally inform of preventive maintenance of the electrical contact when the value of the addition is greater than a third threshold value.
  • the method may comprise steps corresponding to the various functionalities described previously carried out by the calculation unit 42.
  • the method comprises a step of transmitting information to inform a control unit of wear, and a step of commanding the control unit to open a contact in series with the contact of the device.
  • the method may also comprise a step of sending information about a need for preventive maintenance when the electric arc detection duration Da is greater than that of a predetermined value Dc.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Abstract

Un aspect de l'invention concerne un appareil électrique comprenant une chambre de contact (23) logeant un contact électrique (3) comprenant un état ouvert et un état fermé, une chambre de détection (21) et une fenêtre (20) entre les deux dites chambres, et un dispositif d'estimation d'usure (4) de l'appareil électrique comprenant un capteur de luminosité (41) dans la chambre de détection (21) pour détecter une lumière lorsqu'un arc électrique apparaît dans la chambre de coupure (23). L'appareil électrique comprend optionnellement une unité de calcul (42) configurée pour recevoir une information d'ouverture correspondant au passage du contact électrique (3) de l'état fermé à l'état ouvert, réaliser une détection de la lumière par le capteur de luminosité (41), calculer une durée de détection d'arc électrique en comparant le moment de réception de l'information d'ouverture et la durée de détection de lumière, et estimer une usure de l'appareil lorsque la durée de détection d'arc électrique est supérieure à une valeur prédéterminée.

Description

    DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
  • Le domaine technique de l'invention est celui des composants de commutation électrique munis d'un dispositif de détection d'usure liée aux arcs électriques.
  • La présente invention concerne un appareil électrique muni d'un dispositif de détection d'usure liée aux arcs électriques et en particulier un contacteur.
    • ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION
  • Le changement climatique est une préoccupation majeure pour de nombreux organes législatifs et de régulation à travers le monde. En effet, diverses restrictions sur les émissions de carbone ont été, sont ou seront adoptées par divers Etats. En particulier, une norme ambitieuse s'applique à la fois aux nouveaux types d'avions mais aussi ceux actuellement en circulation nécessitant de devoir mettre en oeuvre des solutions technologiques afin de les rendre conformes aux réglementations en vigueur. L'aviation civile se mobilise depuis maintenant plusieurs années pour apporter une contribution à la lutte contre le changement climatique.
  • Les efforts de recherche technologique ont déjà permis d'améliorer de manière significative les performances environnementales des avions. La Déposante prend en considération les facteurs impactant toutes les phases de conception et de développement pour obtenir des composants et des produits aéronautiques moins énergivores, plus respectueux de l'environnement et dont l'intégration et l'utilisation dans l'aviation civile ont des impacts environnementaux modérés dans un but d'amélioration de l'efficacité énergétique des avions. Par voie de conséquence, la Déposante travaille à la réduction de son impact climatique par l'emploi de méthodes et l'exploitation de procédés de développement et de fabrication vertueux et minimisant les émissions de gaz à effet de serre au minimum possible pour réduire de l'empreinte environnementale de son activité.
  • Ces travaux de recherche et de développement soutenus portent à la fois sur les nouvelles générations de moteurs d'avion, l'allègement des appareils, notamment par les matériaux employés et les équipements embarqués allégés, le développement de l'emploi des technologies électriques, et enfin les biocarburants aéronautiques.
  • Dans le cadre de l'emploi des technologies électriques, il existe des appareils électriques comprenant un ou plusieurs contacts électriques normalement ouverts ou normalement fermés dans une chambre de contact. Par exemple, un contacteur, en particulier un contacteur de puissance, comprend au moins un contact électrique passant d'un état fermé à un état ouvert dans la chambre de contact.
  • Un contact électrique comprend au moins une borne fixe et un conducteur mobile comprenant généralement chacune une pastille de contact ayant chacune une surface de contact en contact l'une avec l'autre à l'état fermé, et distante l'une de l'autre à l'état ouvert. Pour les contacts électriques à forte puissance électrique, lors du passage d'un état à l'autre état, et surtout lors du passage d'un état fermé à un état ouvert, un arc électrique se forme entre la surface de contact de la borne fixe et la surface de contact du conducteur mobile et s'éteint normalement lorsque le conducteur mobile est suffisamment éloigné de la borne fixe.
  • Cet arc électrique détériore la borne fixe et le conducteur mobile pendant ce passage, en particulier au niveau de leurs pastilles de contact. Cette dégradation est encore plus importante pour les contacts électriques à haute tension à courant continu. Certains contacts électriques comprennent deux bornes fixes et le conducteur mobile est un pont mobile permettant de réaliser la conductivité électrique entre les deux bornes fixes à l'état fermé. Cela permet ainsi de former deux arcs électriques lors du passage de l'état fermé à l'état ouvert.
  • Lorsque les pastilles sont usées suite à leur érosion, par exemple par l'arc électrique ou l'environnement dans la chambre de coupure ou encore en raison d'un courant plus important dans la ligne ou encore lors d'une baisse de tenue diélectrique des isolants, l'arc électrique dure plus longtemps que dans le cas sans usure. Cette durée de l'arc électrique plus longue diminue la réactivité de coupure de la ligne électrique par l'appareil, et peut entraîner des dommages dans la chambre de coupure ou sur le dispositif alimenté par la ligne électrique que doit couper le contact électrique. En outre, en cas de coupure de type court-circuit, typiquement supérieur à 1 000A sous 800Vdc, l'intensité de l'arc électrique qui apparaît à la séparation des surfaces de contacts lors de leur séparation mécanique est telle que des parties du contact électrique ou de parois isolantes de la chambre de contact peuvent subir des dommages irréversibles : pièces métalliques fondues partiellement pouvant dégrader les parois isolantes ou des éléments de l'actionneur déplaçant le conducteur mobile (ressort, tiges etc..), particules de matières dans la chambre de contact pouvant entraîner une détérioration de l'actionneur, pièces isolantes dégradées par les arcs électriques etc...
  • Dans ces cas de figure, il faut empêcher la réutilisation du contact électrique car celui-ci peut ne plus couper la ligne électrique dans lequel est situé le contact électrique à l'état ouvert. En effet, dans certains cas, lorsque le contact électrique est commandé à l'état ouvert, l'arc électrique peut ne pas s'éteindre et entraîner ainsi une conductivité électrique entre la borne fixe et le conducteur mobile pouvant entraîner un incendie. C'est par exemple le cas si une particule empêche le conducteur mobile de finir sa course jusqu'à une position d'ouverture correspondant à l'état ouvert ou encore si une particule métallique fait un pont formant deux arcs électriques entre le conducteur mobile et la borne fixe.
  • Il existe donc un besoin d'améliorer la sécurité d'un appareil électrique.
    • RESUME DE L'INVENTION
  • L'invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant d'estimer une usure de l'appareil électrique, par exemple d'un contact électrique, en mesurant au moins le temps de propagation d'un arc électrique lors de l'ouverture, à l'aide d'un capteur de luminosité.
  • Un aspect de l'invention concerne un appareil électrique comprenant :
    • Un boîtier comprenant une chambre de contact, une chambre de détection, une embase séparant la chambre de contact et la chambre de détection, et une fenêtre comprenant une ouverture traversant l'embase (22) en vis-à-vis d'une zone détectable par le capteur de luminosité (41), située entre la chambre de contact et la chambre de détection permettant d'éclairer la chambre de détection à partir d'une lumière dans la chambre ce de contact,
    • Un contact électrique logé dans la chambre de contact, ledit contact ayant un état fermé et un état ouvert,
    • Un capteur de luminosité monté dans la chambre de détection, configuré pour détecter une lumière dans la chambre de détection provenant de la chambre de coupure et traversant la fenêtre lorsqu'au moins un arc électrique apparaît dans la chambre de coupure, et
    dans lequel le dispositif d'estimation d'usure comprend en outre une charge lumineuse de test logée dans la chambre de détection et commandée électriquement par l'unité de calcul pour faire un test de fonctionnement du capteur de luminosité, l'unité de calcul étant configurée pour transmettre un signal de défaillance du capteur en cas de non-détection de lumière lors de l'alimentation de la charge lumineuse de test.
  • Grâce à l'invention, on peut détecter un flux lumineux provenant d'un arc électrique. Cette détection permet de transmettre un signal de détection lumineux comprenant des informations sur l'arc électrique, par sa durée et/ou son intensité lumineuse. Ces informations peuvent ainsi permettre d'estimer une usure de l'appareil liée aux arcs électriques. Cette estimation peut être réalisée par une unité de calcul interne à l'appareil ou par une unité de traitement externe (déportée), et être envoyée à un système de contrôle/commande d'un aéronef utilisant l'appareil ou pour allumer un voyant.
  • En outre l'ouverture qui est directement formée entre la chambre de coupure et la chambre de détection permet d'éviter des problèmes de parois transparente endommagées ou ayant une transparence réduite par un dépôt de couche à la suite des arcs électriques. La charge lumineuse de test permet de vérifier si le capteur fonctionne toujours du fait du risque d'endommagement par l'arc électrique passant par l'ouverture.
  • Ainsi l'estimation d'usure permet de transmettre un message à un opérateur ou utilisateur indiquant que l'appareil a subi des dommages trop importants, affectant de fait potentiellement ses performances futures. En effet, l'érosion subie par les pastilles de contacts à chaque commutation ou la baisse de la tenue diélectrique des isolants ou encore une défaillance de l'appareil tel qu'un actionneur ou un ressort dans l'appareil augmente la durée de l'arc électrique lors de l'ouverture, et donc le temps de coupure de la ligne électrique. L'appareil doit alors être inspecté et éventuellement changé. En outre, le fait de placer le capteur de luminosité dans une chambre de détection séparée de la chambre de contact permet d'éviter une détérioration du capteur de luminosité par l'arc électrique.
  • Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans le paragraphe précédent, l'appareil selon un aspect de l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi celles décrites dans les paragraphes suivants, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
  • Selon un mode de réalisation, l'appareil comprend un dispositif d'estimation d'usure de l'appareil électrique, ledit dispositif comprenant le capteur de luminosité, et une unité de calcul configurée pour :
    • recevoir un signal de détection de la lumière par le capteur de luminosité,
    • mesurer une durée de détection d'arc électrique à partir du signal de détection de la lumière reçu,
    • estimer une usure de l'appareil lorsque la durée de détection d'arc électrique est supérieure à une première valeur prédéterminée.
  • Selon un exemple de ce mode de réalisation, l'appareil comprend une charge lumineuse de test logée dans la chambre de détection et commandée électriquement par l'unité de calcul pour faire un test de fonctionnement du capteur de luminosité, l'unité de calcul étant configurée pour transmettre un signal de défaillance capteur en cas de non détection de lumière lors de l'alimentation de la charge lumineuse de test. Selon un exemple, la charge lumineuse de test est une diode.
  • Selon un exemple de ce mode de réalisation, le capteur de luminosité mesure le flux lumineux et l'unité de calcul est configurée pour en outre déterminer une usure de l'appareil lorsque la mesure du flux lumineux est supérieure à une première valeur seuil. Dans ce mode de réalisation, la durée de détection d'arc électrique est terminée lorsque la valeur mesurée du flux lumineux est inférieure à une deuxième valeur seuil.
  • Selon un exemple de ce mode de réalisation, l'unité de calcul est configurée en outre pour :
    • Enregistrer dans une mémoire de l'unité de calcul, chaque valeur maximale ou la valeur de l'intégrale de la mesure du flux lumineux à partir de la durée de détection d'arc électrique et
    • Additionner chaque valeur maximale ou valeur de l'intégrale de la mesure du flux lumineux,
    • Informer d'une maintenance préventive du contact électrique lorsque la valeur de l'addition est supérieure à une troisième valeur seuil.
  • Selon un exemple de ce mode de réalisation, l'unité de calcul transmet une information de contact électrique ou d'isolant défaillant si une usure est estimée.
  • Selon un exemple de ce mode de réalisation, l'unité de calcul émet un signal d'information de maintenance si la durée de la détection d'arc électrique est supérieure à une deuxième valeur prédéterminée. Cette deuxième valeur prédéterminée est inférieure à la première valeur prédéterminée.
  • Selon un mode de réalisation le capteur de luminosité est du type phototransistor ou photodiode ou photorésistance ou capteur à fibre optique.
  • Selon un mode de réalisation, le contact électrique comprend une première borne fixe et une et deuxième borne fixe, et un conducteur mobile formant un pont en contact avec la première et deuxième borne fixe à l'état fermé, ledit conducteur étant distant de la première et deuxième borne fixe à l'état ouvert.
  • Selon un exemple de ce mode de réalisation, l'appareil électrique est un contacteur comprenant en outre un ressort de rappel pour déplacer le conducteur mobile vers un état et un actionneur électromagnétique pour déplacer le conducteur mobile vers l'autre état.
  • Selon un autre mode de réalisation, l'appareil électrique est un disjoncteur comprenant en outre un dispositif de détection de surcharge, de courant différentiel et/ou de court-circuit pour déclencher le contact électrique d'un état fermé à un état ouvert.
  • Un deuxième aspect de l'invention concerne un ensemble comprenant :
    • un appareil électrique selon le premier aspect de l'invention,
    • un dispositif de coupure comprenant un contact électrique supplémentaire en série avec le contact électrique de l'appareil électrique et
    • une unité de commande configurée pour commander le contact supplémentaire du dispositif de coupure et le contact de l'appareil,
    • une unité de calcul configurée pour mesurer une durée de détection d'arc électrique Da à partir du signal de détection de la lumière reçu par le capteur de luminosité, et pour transmettre une information d'usure de l'appareil électrique à l'unité de commande,
    • l'unité de commande étant configurée pour commander une ouverture du contact électrique du dispositif de coupure si une usure est estimée.
    • Selon une variante, l'unité de calcul est déportée par rapport à l'appareil électrique et est connectée au capteur de luminosité pour recevoir le signal de détection de la lumière. Dans cette variante, l'unité de calcul peut être configurée de la même façon que dans l'exemple précédent.
  • Un troisième aspect de l'invention concerne un procédé d'estimation d'usure d'un appareil électrique tel que défini précédemment, ledit procédé comprenant les étapes de :
    • Réception d'une information d'ouverture correspondant à un passage d'un état fermé vers un état ouvert de contact électrique,
    • Transformation d'une lumière détectée par un capteur de luminosité en un signal de détection de lumière,
    • Mesure d'une durée de détection d'arc électrique selon le signal de détection de lumière ,
    • Estimation d'une usure de l'appareil lorsque la durée de détection d'arc électrique est supérieure à une valeur prédéterminée.
  • L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent.
    • BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
  • Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention.
    • [Fig. 1] représente un schéma de principe d'un appareil selon un mode de réalisation de l'invention.
    • [Fig. 2] représente un chronogramme représentant un signal de commande, un état de contact électrique, une détection optique et une estimation de défaut.
    DESCRIPTION DETAILLEE
  • Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention.
  • [Fig. 1] montre une représentation schématique d'un appareil selon un mode de réalisation de l'invention.
  • Dans ce mode de réalisation l'appareil est un contacteur comprenant un actionneur 1. En alternative, l'appareil pourrait être un disjoncteur.
  • L'appareil comprend un boîtier 2 comprenant une chambre de contact 23 et une chambre de détection 21 séparées de préférence l'une de l'autre par une paroi isolante, appelée dans la suite embase 22. Le boîtier 2 comprend en outre une fenêtre 20 entre la chambre de contact 23 et la chambre de détection 21. Dans cet exemple, la fenêtre 20 comprend une ouverture dans l'embase 22. Alternativement, l'embase 22 comprend une zone translucide ou transparente.
  • Dans cet exemple, l'actionneur 1 est monté dans la chambre de détection 21 mais celui-ci pourrait être logé dans une autre chambre séparée de la chambre de contact 23 et de la chambre de détection 21. L'actionneur 1 comprend dans cet exemple un électroaimant comprenant une bobine 11 fixée au boîtier 2, un noyau fixe 12 magnétique fixé au boîtier 2, un noyau mobile 13 magnétique entouré par la bobine 21. Le noyau mobile 13 est situé en vis-à-vis du noyau fixe 12, et est lors de l'alimentation de la bobine 11 attiré magnétiquement vers le noyau fixe 12 d'une position de repos telle que représentée sur la figure 1 à une position magnétisée. L'actionneur 1 comprend en outre une tige de commande 10 fixée au noyau mobile 13 et un ressort de rappel 14 pour rappeler le noyau mobile 13 dans sa position de repos. Dans cet exemple le ressort de rappel 14 est monté comprimé entre le noyau fixe 12 et le noyau mobile 13.
  • Dans cet exemple, la tige de commande 10 traverse la fenêtre 20. Cependant comme précisé plus haut, dans le cas de l'actionneur 1 situé dans une autre chambre, la tige de commande 10 traverse une ouverture d'une autre paroi du boîtier 2.
  • L'appareil comprend en outre un contact électrique 3 logé dans la chambre de contact 23. Le contact électrique 3 comprend au moins une borne fixe 32 et un conducteur mobile 31 déplaçable dans ce mode de réalisation par la tige de commande 10 par rapport au conducteur 31 entre une position écartée et une position de contact.
  • Dans ce mode de réalisation, le contact électrique 3 est configuré pour ouvrir ou fermer une ligne électrique haute tension continue, par exemple 800 volts.
  • Le contact électrique 3 est dans un état fermé lorsque le conducteur mobile 31 est en position de contact, c'est-à-dire en contact avec l'au moins un contact fixe 32, ici en l'occurrence lorsque le conducteur mobile 31 est en contact physique et électrique avec la première borne fixe 32 et la deuxième borne fixe 32' formant un pont électrique entre les deux bornes fixes 32, 32'.
  • Le contact électrique 3 est dans un état ouvert lorsque le conducteur mobile 31 est dans la position écartée, c'est-à-dire que le conducteur mobile 31 est éloigné d'au moins un contact fixe, ici en l'occurrence lorsque le conducteur mobile 31 est éloigné de la première et deuxième borne fixe 32, 32'.
  • Dans cet exemple, la première et deuxième borne fixe 32, 32' comprennent respectivement un premier et deuxième corps conducteur électriquement et respectivement une première et deuxième pastille conductrice 320, 320' situées sur le corps conducteur, par exemple montées par sertissage. Le conducteur mobile 31 comprend un corps conducteur électriquement 311 et une première et deuxième pastille 310, 310' montées en vis-à-vis respectivement de la première et deuxième pastille 320, 320' de la borne fixe 32, 32', en contact avec ces dernières en position de contact.
  • Dans ce mode de réalisation, le conducteur mobile 31 du contacteur est un pont mobile et le contact électrique 3 comprend une deuxième borne fixe 32'.
  • Dans cet exemple, le contact électrique 3 comprend en outre un ressort de compression 34 monté entre une paroi de la tige de commande 10 et le conducteur mobile 31. Le conducteur mobile 31 est traversé par la tige de commande 10, et est monté entre le ressort de rappel 34 et une butée de la tige de commande 10. Dans cet exemple le contact électrique 3 est un contact normalement ouvert, mais il pourrait être selon un autre exemple un contact normalement fermé.
  • Le contact électrique 3 passe de l'état ouvert à l'état fermé lorsque l'actionneur 1 (ici la bobine 11) est alimenté, et le noyau mobile 13 se déplace vers la position magnétisée, déplaçant la tige de commande 10, le ressort de compression 34 et le conducteur mobile 31 vers les deux bornes fixes 32, 32'. La course du conducteur mobile 31 est plus courte que celle du noyau mobile 13. Ainsi le conducteur mobile est en contact avec les bornes fixes 32, 32' avant le noyau mobile 13, provoquant la compression du ressort de compression 34 jusqu'à ce que le noyau mobile 13 soit en position magnétisée.
  • Le contact électrique 3 passe de l'état fermé à l'état ouvert lorsque la bobine 11 de l'actionneur 1 n'est plus alimentée électriquement, et le noyau mobile 13 se déplace vers la position de repos, déplaçant la tige de commande 10, le ressort de compression 34 et le conducteur mobile 31 vers une position éloignée en s'écartant des deux bornes fixes 32, 32'.
  • L'appareil comprend un dispositif d'estimation d'usure 4 de l'appareil électrique. Le dispositif d'estimation d'usure 4 comprend un capteur de luminosité 41, en l'occurrence un phototransistor, monté dans la chambre de détection 21. Selon un variante le capteur de luminosité 41 est un capteur à fibre optique. Le capteur de luminosité 41 permet de détecter une lumière dans la chambre de détection 21 provenant de la chambre de contact 23 en passant par la fenêtre 20. Autrement dit, le capteur de luminosité 41 est positionné dans la chambre de détection 21 pour détecter une lumière dans une zone en vis-à-vis de la fenêtre 20. Dans l'exemple représenté, comme indiqué précédemment, la fenêtre 20 est une ouverture traversée par la tige de commande 10. Alternativement l'embase comprend une paroi translucide ou transparente et le capteur de luminosité 41 est en vis-à-vis de cette paroi transparente. Ainsi en cas d'arc électrique 6, 6' entre le conducteur mobile 31 et l'au moins une première borne fixe 32, le flux lumineux provenant de l'arc électrique 6, 6' éclaire au moins la zone où est situé le capteur de luminosité 41 en passant par la fenêtre 20. Le capteur de luminosité 41 peut donc détecter un flux lumineux provenant de l'arc électrique 6.
  • Dans ce mode de réalisation, le capteur de luminosité 41 peut détecter en outre le flux lumineux provenant d'un deuxième arc électrique 6' dans la chambre de coupure 23 entre la deuxième borne fixe 32' et le conducteur mobile 31. Les deux arcs électriques 6, 6' se forment et s'éteignent en même temps, générant chacun un flux lumineux dont une partie est détectable par le capteur de luminosité 41. Comme expliqué précédemment, ces arcs électriques 6, 6' sont en particulier formés lorsque le contact électrique 3 passe de l'état fermé à l'état ouvert. Le ressort de compression 34 permet, quant à lui, d'appliquer une compression du conducteur mobile 31 sur la première et la deuxième borne fixe 32.
  • Le dispositif d'estimation d'usure 4 comprend en outre une unité de calcul 42 configurée pour recevoir une information d'ouverture correspondant au passage du contact électrique 3 de l'état fermé à l'état ouvert et un signal de détection de la lumière par le capteur de luminosité 41. L'unité de calcul 4 comprend des composants électroniques permettant de traiter des signaux analogiques ou/et numériques et en outre un microcontrôleur ou/et processeur etc... Dans cet exemple l'unité de calcul 42 reçoit des informations sur l'état du contact électrique 3. En alternative, il pourrait recevoir seulement l'information d'ouverture correspondant au passage du contact électrique 3 de l'état fermé à l'état ouvert.
  • Dans ce mode de réalisation, le dispositif d'estimation d'usure 4 comprend en outre une charge lumineuse de test 43 logée dans la chambre de détection 21 et commandée électriquement par l'unité de calcul 42. L'unité de calcul 42 est configurée (soit sur réception d'une requête de test ou soit aléatoirement ou soit encore selon un temps prédéterminé) pour faire un test de fonctionnement du capteur de luminosité 41. Ainsi l'unité de calcul 42 est configurée pour transmettre un signal de défaillance capteur en cas de réception de signal de détection de lumière par le capteur de luminosité 41 lors de l'alimentation de la charge lumineuse de test 43. L'unité de calcul 42 peut par exemple commander par impulsion la charge lumineuse 43 afin qu'elle clignote, et vérifier la concordance de ce clignotement avec chaque signal de détection de lumière par le capteur de luminosité 41 reçu.
  • Dans cet exemple, l'unité de calcul 4 qui comprend dans cet exemple une carte électronique traversée par la tige de commande 10, laquelle permet de donner l'information de l'état du contact électrique 3. Par exemple la tige de commande 10 comprend une zone conductrice électriquement, par exemple tubulaire correspondant à la différence de course entre le noyau mobile et le conducteur mobile, permettant de faire un contact électrique avec un conducteur électrique de la carte électronique pendant le déplacement de la tige de commande 10 quand le conducteur mobile est en position fermée (pendant la compression et décompression du ressort de compression 34). Selon un autre exemple la tige mobile 10 comprend une butée et que l'unité de calcul 42 comprend un interrupteur mécanique monté par exemple sur la carte électronique en vis-à-vis de la butée comprenant un ressort de compression fonctionnant selon la même course que celle du ressort de compression, c'est à dire selon la différence de course noyau mobile/conducteur mobile. Selon encore un autre exemple le dispositif d'estimation de mesure 4 comprend un contact électrique basse tension fonctionnement selon la même course que celle du contact électrique 3 haute tension. Par exemple, le contact électrique basse tension comprend un conducteur mobile monté sur la tige, un ressort de compression et respectivement une ou deux bornes fixes par exemple montées sur la carte électronique.
  • Dans cet exemple, l'information d'état correspond à celle de la charge lumineuse (en l'occurrence état ouvert pour état éteint, et état fermé pour état allumé, mais cela pourrait être inversé). Ainsi dans cet exemple l'information d'ouverture transmise à l'unité de calcul 42 correspond à un front descendant d'un signal de l'état de la charge lumineuse 3 soit le passage de la charge lumineuse 3 d'un état allumé à un état éteint. L'unité de calcul 4 a par exemple une entrée reliée à la charge lumineuse 3.
  • Selon un autre exemple, l'information d'ouverture correspond à une information de commande d'ouverture, par exemple envoyée après un délai prédéterminé.
  • L'unité de calcul 4 est configurée pour mesurer une durée de détection d'arc électrique 6, 6' à partir du signal de détection de lumière transmis par le capteur de luminosité 41.
  • La figure 2 représente un chronogramme représentant sur la première ligne une commande du contact électrique, sur la deuxième ligne un état du contact électrique 3, sur la troisième ligne une détection de luminosité par le capteur de luminosité 41, et sur la quatrième ligne une estimation d'usure de l'appareil.
  • Lorsqu'une commande du contact électrique 3 à l'état fermé ou à l'état ouvert est produit, le contact électrique 3 change d'état selon cette commande comme visible sur les deux premières lignes avec un retard, lié au temps de déplacement du contact mobile 31.
  • Dans le cas d'un arc électrique, représenté sur la deuxième ligne par un carré hachuré, le courant continue de passer dans le contact électrique correspondant à un état fermé du contact électrique malgré la position ouverte du contact. On peut voir sur cette deuxième ligne que trois arcs électriques ont donc été formés à trois événements numérotés 1, 2, 3. Sur la deuxième ligne du chronogramme, il est donc indiqué à chaque partie hachurée l'événement d'un ou deux arcs électriques 6, 6' au niveau du contact électrique 3. Pendant ces évènements, l'état du contact électrique 3 est donc fermé, car un courant circule dans la ligne électrique. En l'occurrence dans ce mode de réalisation, le courant circule par le biais des deux arcs électriques 6, 6' mais le contact mobile 31 se déplace de la position fermée vers la position ouverte et l'arc électrique peut continuer d'exister dans cette position ouverte plus ou moins longtemps comme cela est représenté à l'événement 3. Ce dernier est plus long que l'évènement 2, lequel est lui-même plus long que l'événement 1.
  • Le capteur de luminosité 41 transforme une détection de lumière dans la chambre de coupure en un signal de détection de lumière correspondant à la luminosité de cet arc électrique dans la chambre de détection, comme représenté sur la troisième ligne du chronogramme.
  • L'unité de calcul 42 est configurée pour mesurer une durée de détection d'arc électrique Da à partir du signal de détection de lumière transmis par le capteur de luminosité 41. Dans ce mode de réalisation, la détection de lumière est avérée lorsque la valeur mesurée du flux lumineux par le capteur de luminosité est supérieure à une deuxième valeur seuil. Ainsi dans ce mode de réalisation, la durée de détection d'arc électrique est terminée lorsque la valeur mesurée du flux lumineux est inférieure à la deuxième valeur seuil. En effet, cela permet de mesurer dans le signal de détection de lumière par le capteur de luminosité 41, uniquement le temps dépassant cette deuxième valeur seuil afin d'éviter de mesurer une durée de lumière ne provenant ni d'un arc électrique ni de la charge lumineuse de test. D'autres solutions sont possibles, par exemple mesurer une durée à partir d'une valeur de dérivée du signal de détection de lumière correspondant à une augmentation soudaine de la lumière due soit à un arc électrique, soit à la lumière émise par la charge lumineuse de test 43.
  • Selon un autre mode de réalisation non représenté, l'appareil électrique ne comporte pas l'unité de calcul. Dans ce mode de réalisation, le capteur de luminosité comprend une sortie prévue pour être connectée à une unité de calcul déportée de l'appareil électrique. Par exemple, l'unité de calcul fait partie d'une unité électronique de commande. Ainsi dans cet exemple, l'appareil détecte un arc électrique par le biais du capteur de luminosité 41 configuré pour transmettre un signal de détection de la lumière dans la chambre de détection par le capteur de luminosité 41. Ce signal est reçu par l'unité de calcul qui le traite pour en retirer une information de flux lumineux dans la chambre de coupure, telle qu'une durée d'arc électrique ou une puissance d'un arc électrique.
  • Le capteur de luminosité 41 peut ainsi continuer à détecter de la lumière dans la chambre de détection 42 provenant du flux lumineux produit par les arcs électriques 6, 6'.
  • L'unité de calcul 42 est en outre configurée pour estimer une usure de l'appareil lorsque la durée de détection d'arc électrique Da est supérieure à une première valeur prédéterminée Dt. C'est par exemple le cas à l'événement 3 sur la deuxième ligne du chronogramme, dans lequel la durée Da des arcs électriques 6, 6' est supérieure à la première valeur prédéterminée Dt correspondant à une durée d'anomalie de l'appareil. Dans ce cas, par exemple l'unité de calcul 42 est configurée pour produire un signal d'usure de l'appareil pour informer un utilisateur ou un opérateur. Le signal d'usure de l'appareil peut ainsi correspondre à une usure du contact électrique ou à une usure d'un isolant électrique ou encore à une usure de l'actionneur, augmentant le temps de l'arc électrique comme expliqué précédemment.
  • En outre, dans cet exemple, l'unité de calcul 42 est configurée pour déterminer un comportement symptomatique d'une usure de l'appareil si la durée Da des arcs électriques 6, 6' est à chaque fois supérieure à une deuxième valeur prédéterminée Dc inférieure à la première valeur prédéterminée Dt. L'unité de calcul 42 peut ainsi transmettre un signal d'information de maintenance pour alerter un opérateur de maintenance afin de réaliser une maintenance préventive.
  • Selon un exemple, lorsque l'usure est déterminée, l'unité de calcul 42 est configurée pour transmettre à une unité de commande commandant (directement ou indirectement) un contact électrique en série avec ce contact électrique 3 pour ouvrir la ligne de façon sécurisée et/ou transmettre une information à un utilisateur/opérateur par la commande (directement ou indirectement par un système de contrôle par exemple d'un aéronef) d'un voyant sur un tableau de bord ou d'une information sur un écran.
  • Selon un mode de réalisation, le capteur de luminosité 41 mesure l'intensité du flux lumineux (en lumens) et l'unité de calcul 42 est configurée pour en outre estimer une usure de l'appareil lorsque la mesure du flux lumineux est supérieure à une première valeur seuil de flux. Cela permet d'estimer une usure même en cas d'arc électrique ayant une durée inférieure à la valeur prédéterminée Dt mais suffisamment puissant pour avoir endommagé l'appareil. Un opérateur pourra ainsi vérifier si l'appareil a été endommagé.
  • En particulier, selon un exemple de ce mode de réalisation, l'unité de calcul 42 comprend une mémoire et est configurée pour enregistrer dans ladite mémoire chaque valeur maximale ou valeur de l'intégrale de la mesure du flux lumineux mesuré par le détecteur de luminosité à partir du début de la durée de détection d'arc électrique et additionner chacune de ces valeurs (valeur maximale ou valeur de l'intégrale) de la mesure du flux lumineux, et enfin informer d'une maintenance préventive du contact électrique lorsque la valeur de l'addition est supérieure à une troisième valeur seuil.
  • Un aspect de l'invention concerne aussi un procédé d'estimation d'usure d'un appareil électrique, de préférence d'un appareil selon la description précédente, comprenant les étapes de :
    • Transformation d'une détection de lumière par un capteur de luminosité 41 en un signal de détection de lumière,
    • Mesure d'une durée de détection d'arc électrique Da selon le signal de détection de lumière,
    • Estimation d'une usure de l'appareil lorsque la durée de détection d'arc électrique Da est supérieure à une valeur prédéterminée Dt.
  • En outre le procédé peut comprendre des étapes correspondant aux différentes fonctionnalités décrites précédemment réalisées par l'unité de calcul 42. Par exemple le procédé comprend une étape de transmission d'une information pour informer une usure à une unité de commande, et une étape de commander par l'unité de commande l'ouverture d'un contact en série avec le contact de l'appareil. Le procédé peut aussi comporter une étape d'envoi d'une information d'un besoin de maintenance préventif lorsque la durée de détection d'arc électrique Da est supérieure à celle d'une valeur prédéterminée Dc.
  • Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.

Claims (10)

  1. Appareil électrique comprenant :
    - Un boîtier (2) comprenant une chambre de contact (23), une chambre de détection (21), une embase (22) séparant la chambre de contact (23) et la chambre de détection (21), et une fenêtre (20) comprenant une ouverture traversant l'embase (22) en vis-à-vis d'une zone détectable par le capteur de luminosité (41), située entre la chambre de contact (23) et la chambre de détection (21) permettant d'éclairer la chambre de détection (21) à partir d'une lumière dans la chambre de contact (23),
    - Un contact électrique (3) logé dans la chambre de contact (23), ledit contact ayant un état fermé et un état ouvert, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur de luminosité (41) monté dans la chambre de détection (21), configuré pour détecter une lumière dans la chambre de détection (21) provenant de la chambre de coupure (23) et traversant la fenêtre (20) lorsqu'au moins un arc électrique apparaît dans la chambre de coupure (23), et
    - dans lequel le dispositif d'estimation d'usure (4) comprend en outre une charge lumineuse de test (43) logée dans la chambre de détection (21) et est adaptée pour être commandée électriquement pour faire un test de fonctionnement du capteur de luminosité (41).
  2. Appareil électrique selon la revendication précédente, comprenant un dispositif d'estimation d'usure (4) de l'appareil électrique, ledit dispositif (4) comprenant le capteur de luminosité (41) et une unité de calcul (42) configurée pour :
    - Recevoir un signal de détection de la lumière par le capteur de luminosité (41),
    - Mesurer une durée de détection d'arc électrique (Da) à partir du signal de détection de la lumière reçu,
    - Estimer une usure de l'appareil lorsque la durée de détection d'arc électrique (Da) est supérieure à une première valeur prédéterminée (Dt).
  3. Appareil électrique selon la revendication 2, dans lequel le capteur de luminosité (41) est configuré pour mesurer l'intensité du flux lumineux dans une zone de la chambre de détection (21) et l'unité de calcul (42) est configurée pour en outre déterminer l'usure de l'appareil lorsque l'intensité mesurée du flux lumineux est supérieure à une première valeur seuil de flux.
  4. Appareil électrique selon la revendication 3, dans lequel l'unité de calcul (42) est configurée pour :
    - Enregistrer dans une mémoire de l'unité de calcul (42) chaque valeur maximale ou valeur de l'intégrale de la mesure du flux lumineux à partir de la durée de détection d'arc électrique (Da) calculée,
    - Additionner chaque valeur maximale ou valeur de l'intégrale de la mesure du flux lumineux,
    - Informer d'une maintenance préventive du contact électrique (3) lorsque la valeur de l'addition est supérieure à une deuxième valeur seuil.
  5. Appareil électrique selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel la charge lumineuse de test (43) est commandée électriquement par l'unité de calcul (42) pour faire un test de fonctionnement du capteur de luminosité, l'unité de calcul (42) étant configurée pour transmettre un signal de défaillance du capteur en cas de non détection de lumière lors de l'alimentation de la charge lumineuse de test (43).
  6. Appareil électrique selon l'une des revendications précédentes, précédentes, dans lequel le contact électrique (3) comprend un contact fixe et un contact mobile, l'appareil électrique étant un contacteur comprenant en outre :
    - un actionneur électromagnétique (1) comprenant
    ∘ une bobine (11) fixée au boîtier (2),
    ∘ un noyau fixe (12) magnétique fixé au boîtier (2),
    ∘ un noyau mobile (13) magnétique entouré par la bobine (21), le noyau mobile (13) est situé en vis-à-vis du noyau fixe (12),
    ∘ une tige de commande (10) fixée au noyau mobile (13) et la tige de commande (10) traversant l'ouverture de la fenêtre (20),
    - un ressort de rappel (14) pour rappeler le noyau mobile (13) dans sa position de repos, pour déplacer le conducteur mobile (31) vers l'autre parmi l'état ouvert ou fermé.
  7. Appareil électrique selon l'une des revendications précédentes, l'appareil étant un contacteur et comprenant en outre un ressort de rappel (14) pour déplacer un conducteur mobile (31) vers l'un parmi l'état ouvert ou fermé, et un actionneur électromagnétique (1) pour déplacer le conducteur mobile (31) vers l'autre parmi l'état ouvert ou fermé.
  8. Appareil électrique selon l'une des revendications 1 à 5, l'appareil étant un disjoncteur et comprenant en outre un dispositif de détection de surcharge et/ou de courant différentiel et/ou de court-circuit, pour déclencher le contact électrique (3) d'un état fermé à un état ouvert.
  9. Ensemble comprenant :
    - un appareil électrique selon l'une des revendications précédentes,
    - un dispositif de coupure comprenant un contact électrique supplémentaire, en série avec le contact électrique (3) de l'appareil électrique,
    - une unité de commande configurée pour commander le contact supplémentaire du dispositif de coupure et le contact de l'appareil,
    - une unité de calcul (42) configurée pour mesurer une durée de détection d'arc électrique (Da) à partir du signal de détection de la lumière reçu par le capteur de luminosité (41) et pour transmettre une information d'usure de l'appareil électrique à l'unité de commande,
    - et dans lequel l'unité de commande est configurée pour commander une ouverture du contact électrique supplémentaire du dispositif de coupure si une usure est estimée.
  10. Procédé d'estimation d'usure d'un appareil électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, le procédé comprenant les étapes de :
    - Réception d'une information d'ouverture correspondant à un passage d'un état fermé vers un état ouvert du contact électrique (3),
    - Transformation d'une détection de lumière par le capteur de luminosité (41) en un signal de détection de lumière,
    - Mesure d'une durée de détection d'arc électrique (Da) selon le signal de détection de lumière,
    - Estimation d'une usure de l'appareil lorsque la durée de détection d'arc électrique (Da) est supérieure à une première valeur prédéterminée (Dt).
EP24211698.6A 2023-11-10 2024-11-08 Appareil comprenant un contact électrique muni d'un capteur de luminosité et procédé d'estimation d'usure Pending EP4553881A1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2312282A FR3155357A1 (fr) 2023-11-10 2023-11-10 Appareil comprenant un contact électrique muni d’un capteur de luminosité et procédé d’estimation d’usure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4553881A1 true EP4553881A1 (fr) 2025-05-14

Family

ID=90124099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24211698.6A Pending EP4553881A1 (fr) 2023-11-10 2024-11-08 Appareil comprenant un contact électrique muni d'un capteur de luminosité et procédé d'estimation d'usure

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4553881A1 (fr)
FR (1) FR3155357A1 (fr)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0349273B1 (fr) * 1988-06-28 1995-04-05 Louis S. Polster Appareil et méthode de commande d'un relais
EP0482547B1 (fr) * 1990-10-22 1996-01-03 Gec Alsthom Sa Disjoncteur à détection d'arc
EP3021338A1 (fr) * 2014-11-14 2016-05-18 Schneider Electric USA, Inc. Détection de l'usure de contact par décalage d'analyse spectrale
DE102013114171B4 (de) * 2013-12-17 2020-01-02 Eaton Intelligent Power Limited Schaltkammer zum Führen und Trennen von elektrischen Strömen mittels beweglicher Schaltkontakte
EP3944274A1 (fr) * 2020-07-20 2022-01-26 Schneider Electric Industries SAS Procédés pour estimer une propriété d'un appareil de commutation électrique, dispositifs pour mettre en oeuvre ces procédés
WO2022229274A1 (fr) * 2021-04-30 2022-11-03 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Dispositif et procédé permettant de détecter de l'usure dans un appareil électromécanique

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0349273B1 (fr) * 1988-06-28 1995-04-05 Louis S. Polster Appareil et méthode de commande d'un relais
EP0482547B1 (fr) * 1990-10-22 1996-01-03 Gec Alsthom Sa Disjoncteur à détection d'arc
DE102013114171B4 (de) * 2013-12-17 2020-01-02 Eaton Intelligent Power Limited Schaltkammer zum Führen und Trennen von elektrischen Strömen mittels beweglicher Schaltkontakte
EP3021338A1 (fr) * 2014-11-14 2016-05-18 Schneider Electric USA, Inc. Détection de l'usure de contact par décalage d'analyse spectrale
EP3944274A1 (fr) * 2020-07-20 2022-01-26 Schneider Electric Industries SAS Procédés pour estimer une propriété d'un appareil de commutation électrique, dispositifs pour mettre en oeuvre ces procédés
WO2022229274A1 (fr) * 2021-04-30 2022-11-03 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Dispositif et procédé permettant de détecter de l'usure dans un appareil électromécanique

Also Published As

Publication number Publication date
FR3155357A1 (fr) 2025-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1466336B1 (fr) Procede pour determiner l'usure des contacts d'un appareil interrupteur
EP0149372B1 (fr) Dispositif différentiel résiduel equipe d'un dispositif de surveillance de la source d'alimentation de l'électronique
EP2254136B1 (fr) Appareil pour l'évaluation de l'intégrité de contacts enfoncés par la variation de la rotation de l'arbre des pôles et son procédé de fabrication
FR3010531A1 (fr) Procede de determination d'une cause de perte de tension en aval d'un disjoncteur, appareil auxiliaire pour disjoncteur, systeme electrique comportant un disjoncteur et un tel appareil auxiliaire
EP0017575A1 (fr) Contacteur à commande d'ouverture rapide sur défaut
FR2987180A1 (fr) Chaine de stockage d'energie pour vehicule, comprenant au moins un module de supercondensateurs, systeme de stockage d'energie comprenant une telle chaine et vehicule ferroviaire comprenant un tel systeme
CA2417693A1 (fr) Appareil autonome et methode pour la detection optique de defauts d'arc dans des reseaux d'alimentation electrique en presence d'autres sources lumineuses
FR2582857A1 (fr) Disjoncteur unipolaire et neutre a effet shunt
EP3479448B1 (fr) Dispositif de coupure a semi-conducteurs
EP4553881A1 (fr) Appareil comprenant un contact électrique muni d'un capteur de luminosité et procédé d'estimation d'usure
FR3088592A1 (fr) Dispositif de securite pour circuit-electrique de vehicule
EP3706151A1 (fr) Disjoncteur à interrupteur à vide comportant un système de commande, et véhicule ferroviaire comportant un tel disjoncteur
EP0853360B1 (fr) Procédé de discrimination entre un arc interne et un arc de coupure détectés dans une installation électrique sous enveloppe métallique
EP2200055B1 (fr) Appareil électrique interrupteur à fonctionnement optimisé
EP2783440B1 (fr) Dispositif et procédé de protection contre un arc électrique
EP0987727A1 (fr) Méthode de discrimination entre un arc interne et un arc de coupure dans un disjoncteur de moyenne ou de haute tension
EP3384594B1 (fr) Procédé et dispositif d'évaluation de l'énergie produite par un arc électrique dans une installation photovoltaïque
EP3098830B1 (fr) Dispositif de surveillance de décharges partielles dans un réseau électrique
FR2899718A1 (fr) Dispositif de detection d'arc electrique, dispositif de coupure comportant un tel dispositif et procede de detection d'arc electrique
FR2896335A1 (fr) Disjoncteur de generateur avec resistance inseree
EP3275064B1 (fr) Procede et dispositif de protection d'un reseau electrique
CN111856267A (zh) 一种基于激光阴影成像的断路器分断速度测试装置及方法
FR2942068A1 (fr) Evaluation de l'usure des contacts grace a un actionneur a double partie mobile.
WO1984000074A1 (fr) Detecteur de niveau d'ionisation d'un milieu gazeux controle par arc electrique
EP3832687A1 (fr) Ensemble d'appareils de protection électriques à deux niveaux connectés en série

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20251113