EP4607563A1 - Contacteur électrique intégrant un système de protection, installation électrique comportant au moins un tel contacteur et aéronef comprenant une installation électrique intégrant au moins un tel contacteur - Google Patents

Contacteur électrique intégrant un système de protection, installation électrique comportant au moins un tel contacteur et aéronef comprenant une installation électrique intégrant au moins un tel contacteur

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Publication number
EP4607563A1
EP4607563A1 EP25159206.9A EP25159206A EP4607563A1 EP 4607563 A1 EP4607563 A1 EP 4607563A1 EP 25159206 A EP25159206 A EP 25159206A EP 4607563 A1 EP4607563 A1 EP 4607563A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contactor
protection
protection system
signal
state
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
EP25159206.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Vincent DUFLOS DE SAINT AMAND
Edwin Calderon Mendoza
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.)
Airbus Operations SAS
Original Assignee
Airbus Operations 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 Airbus Operations SAS filed Critical Airbus Operations SAS
Publication of EP4607563A1 publication Critical patent/EP4607563A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/02—Non-polarised relays
    • H01H51/04—Non-polarised relays with single armature; with single set of ganged armatures
    • H01H51/06—Armature is movable between two limit positions of rest and is moved in one direction due to energisation of an electromagnet and after the electromagnet is de-energised is returned by energy stored during the movement in the first direction, e.g. by using a spring, by using a permanent magnet, by gravity
    • H01H51/065—Relays having a pair of normally open contacts rigidly fixed to a magnetic core movable along the axis of a solenoid, e.g. relays for starting automobiles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/002—Monitoring or fail-safe circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/02—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay
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    • H01H47/22—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for supplying energising current for relay coil
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    • H01H47/22—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for supplying energising current for relay coil
    • H01H47/226—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for supplying energising current for relay coil for bistable relays
    • 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
    • H01H39/00—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • 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
    • H01H9/10—Adaptation for built-in fuses

Definitions

  • the present application relates to an electrical contactor integrating a protection system, to an electrical installation adapted to high electrical powers comprising at least one such contactor as well as to an aircraft comprising an electrical installation integrating at least one such contactor.
  • an electrical installation 10 of an aircraft comprises at least one electrical source 12 having first and second terminals 12.1, 12.2, at least one electrical load 14 having first and second terminals 14.1, 14.2 as well as an electrical circuit 16 connecting the first and second terminals of the source 12 and the load 14.
  • the electrical installation 10 is configured for high powers, well beyond 1200 V and 500 A.
  • This electrical installation 10 comprises a current distribution device comprising a contactor 18 interposed between the first terminals 12.1, 14.1 of the source and the load 12, 14 as well as a control 20 configured to control the state of the contactor 18, the latter being configured to occupy a closed state in which the contactor 18 allows an electric current to flow between the source and the load 12, 14 and an open state in which the contactor 18 prevents a current from flowing between the source 12 and the load 14.
  • the contactor 18 comprises first and second input terminals 18.1, 18.2 connected to the control 20.
  • the control 20 provides a first voltage of the order of 0V on the first input terminal 18.1 when the contactor 18 is in the open state.
  • the control 20 supplies a second voltage of the order of 28V on the second input terminal 18.2.
  • the control 20 no longer supplies the second voltage.
  • the electrical installation 10 also comprises a current sensor 22 as well as a single-use safety switch 24 positioned at the level of the electrical circuit 16 and connected to the control 20.
  • the current sensor 22 is configured to detect an overcurrent and transmit a signal to the control 20 when an overcurrent is detected.
  • the single-use safety switch 24 is of the pyrotechnic type and configured to occupy a closed state during normal operation and an irretrievably open state upon receipt of a signal emitted by the control 20 due to the detection of an overcurrent.
  • the present invention aims to remedy all or part of the drawbacks of the prior art.
  • the invention relates to a contactor configured to occupy an open state in which the contactor isolates two sections of an electrical circuit and a closed state in which the contactor ensures electrical continuity between the two sections, said contactor comprising an actuator configured to at least switch and/or maintain the contactor in the closed state upon receipt of a closing signal.
  • the contactor comprises a protection system configured to occupy a first state in which the protection system allows the contactor to switch between the open and closed states as well as a second state, upon receipt of a protection signal, in which the protection system irremediably maintains the contactor in the open state.
  • the contactor makes it possible to limit the impact of short circuits on an electrical installation, without it being necessary to add an electrical protection component separate from the contactor, in series with the latter, which tends to limit the mass of the electrical installation.
  • the contactor comprises first, second and third input terminals, the closing signal being received on at least one of the first and second input terminals, the protection signal being received on the third input terminal.
  • the protection system comprises a pyrotechnic system.
  • the protection system comprises a fuse element.
  • the actuator has two poles, the first pole being connected to the first input terminal, the second pole being connected to a first terminal of the protection system, a second terminal of the protection system being connected to the second input terminal, the contactor comprising a conductive wire connecting the third input terminal and the first terminal of the protection system and/or the second pole of the actuator.
  • the invention also relates to a distribution and protection device comprising a contactor according to one of the preceding characteristics as well as a control configured to transmit a closing signal when the contactor must switch to the closed state and/or be in the closed state and a protection signal when an anomaly is detected.
  • the contactor comprises at least one actuator configured to occupy a rest state, corresponding to the open state of the contactor, when the actuator receives a first voltage as well as an activated state, corresponding to the closed state of the contactor, when the actuator receives a second voltage, different from the first voltage.
  • the control is configured to generate the first voltage between the first and second input terminals when the contactor must occupy the open state, the second voltage between the first and second input terminals when the contactor must occupy the closed state and apply to the third input terminal a protection voltage, different from the second voltage, when an anomaly is detected.
  • the invention also relates to an electrical installation comprising at least one distribution and protection device according to one of the preceding characteristics as well as an aircraft comprising at least one such electrical installation.
  • an electrical installation 30 comprises at least one electrical source 32 having first and second terminals 32.1, 32.2, at least one electrical load 34 having first and second terminals 34.1, 34.2 as well as an electrical circuit 36 connecting the first and second terminals 32.1, 32.2, 34.1, 34.2 of the source 32 and of the load 34 in which an electric current circulates.
  • the electrical installation 30 (in particular its source 32, its load 34 and its electrical circuit 36) is configured for high powers, well beyond 500 V and 400 A.
  • an aircraft in particular an electrically powered aircraft, comprises at least one electrical installation 30.
  • the electrical installation 30 comprises at least one device for distributing and protecting electric current which comprises a contactor 38 positioned at the level of the electric circuit 36 and configured to occupy a closed state in which the contactor 38 allows an electric current to flow between the source and the load 32, 34 and an open state in which the contactor 38 prevents an electric current from flowing between the source and the load 32, 34 as well as a control 40 configured to control the closed or open state of the contactor 38.
  • a contactor 38 positioned at the level of the electric circuit 36 and configured to occupy a closed state in which the contactor 38 allows an electric current to flow between the source and the load 32, 34 and an open state in which the contactor 38 prevents an electric current from flowing between the source and the load 32, 34 as well as a control 40 configured to control the closed or open state of the contactor 38.
  • the contactor 38 comprises a first contact 38.1 secured to a first section 36.1 connected to the source 32, a second contact 38.2 secured to a second section 36.2 connected to the load 34, a bridge 42 movable between a first position, corresponding to the open state of the contactor 38, in which the bridge 42 is spaced from the first and second contacts 38.1, 38.2, and a second position, corresponding to the closed state of the contactor 38, in which the bridge 42 is in contact with the first and second contacts 38.1, 38.2 and ensures electrical continuity between the first and second contacts 38.1, 38.2 as well as at least one actuator 44 configured to move the bridge 42 between the first and second positions.
  • the contactor 38 comprises a single contact 38.1 secured to a first section 36.1 connected to the source 32, a bridge 42 secured to a second section 36.2 connected to the load 34, movable between a first position, corresponding to the open state of the contactor 38, in which the bridge 42 is spaced from the contact 38.1 and a second position, corresponding to the closed state of the contactor 38, in which the bridge 42 is in contact with the contact 38.1, as well as an actuator 44 configured to move the bridge 42 between the first and second positions.
  • the contactor 38 is configured to occupy an open state in which it isolates two sections 36.1, 36.2 of an electrical circuit 36 and a closed state in which it ensures electrical continuity between the two sections 36.1, 36.2.
  • the contactor 38 comprises at least one contact 38.1 secured to a first section 36.1 of the electrical circuit 36 and distant from a second section 36.2 of the electrical circuit 36, a bridge 42 movable between a first position, corresponding to the open state of the contactor 38, in which the bridge 42 is spaced from the contact 38.1 and the first and second sections 36.1, 36.2 are isolated from each other, and a second position, corresponding to the closed state of the contactor 38, in which the bridge 42 is in contact with the contact 38.1 and ensures electrical continuity between the first and second sections 36.1, 36.2 as well as an actuator 44 configured to move the bridge 42 between the first and second positions.
  • the actuator 44 could be an electromagnetic actuator such as a solenoid for example.
  • the invention is not limited to this embodiment.
  • the electrical installation 30 also comprises at least one current sensor 46 positioned on the electrical circuit 36 and configured to determine or measure at least one characteristic of the electric current flowing in the electrical circuit 36 and transmit at least one anomaly signal to the control 40 as a function of the characteristic of the electric current determined or measured.
  • the current sensor 46 is configured to detect an anomaly of the electric current, such as an overcurrent, and transmit an anomaly signal to the control 40 when an overcurrent is detected.
  • the invention is not limited to this embodiment for the current sensor 46. The latter is not described further because it may be identical to those of the prior art.
  • the contactor 38 comprises a protection system 48 configured to occupy a first state in which the protection system 48 allows the contactor 38 to switch between the open and closed states (i.e. from the open state to the closed state and vice versa) as well as a second state in which the protection system 48 irremediably maintains the contactor in the open state, without the possibility of switching to the closed state.
  • the protection system 48 is single-use and its transition to the second state is irreversible.
  • the first and second states of the protection system 48 are controlled by the control 40.
  • the protection system 48 In normal operation, the protection system 48 is in the first state. When the current sensor 46 detects an anomaly and transmits an anomaly signal to the control 40, the latter is configured to transmit a protection signal to the contactor 38 and/or to the protection system 48. Upon receipt by the contactor 38 and/or the protection system 48 of the protection signal transmitted by the control 40, the protection system 48 switches to the second state.
  • the protection system 48 comprises a pyrotechnic system.
  • the protection system 48 comprises a fuse element.
  • the protection system 48 comprises a pyrotechnic system and a fuse element.
  • a pyrotechnic system is preferred over a fuse element because it allows the bridge 42 to be moved much further away from the first and second contacts 38.1, 38.2 of the contactor 38 when the pyrotechnic system is activated.
  • the protection system 48 comprises first and second terminals 48.1, 48.2 as well as a fuse element 48.3 interposed between the first and second terminals 48.1, 48.2, the fuse element 48.3 ensuring electrical continuity between the first and second terminals 48.1, 48.2 when the protection system 48 is in the first state and isolating the first and second terminals 48.1, 48.2 when the protection system 48 is in the second state.
  • the contactor 38 comprises at least first, second and third input terminals 50.1, 50.2, 50.3.
  • the first signal when the second signal is transmitted, the first signal is not or is no longer transmitted. Conversely, when the first signal is transmitted, the second signal is not or is no longer transmitted.
  • the actuator 44 of the contactor 38 is configured to maintain the bridge 42 in the first position, corresponding to the open state of the contactor 38, when the first input terminal 50.1 receives the first signal and in the second position, corresponding to the closed state of the contactor 38, when the second input terminal 50.2 receives the second signal.
  • the first signal transmitted to the first input terminal 50.1 is permanent. It continues to be transmitted even when the second signal is transmitted to the second input terminal 50.2.
  • the contactor 38 comprises at least one return spring to keep it in the open state in the absence of a signal transmitted by the control 40.
  • the contactor 38 comprises at least one actuator 44 configured to, upon receipt of a closing signal transmitted by the control 40, move the bridge 42 towards the first and second contacts 38.1, 38.2 and hold it against the latter against the forces generated by the return spring.
  • control 40 is configured to transmit to at least one of the first and second input terminals 50.1, 50.2 a closing signal when the contactor 38 must switch to the closed state and/or be in the closed state. In the absence of a signal, the contactor 38 is in the open state.
  • the actuator 44 is configured to at least switch and/or maintain the contactor 38 in the closed state upon receipt of a closing signal on at least one of the first and second input terminals 50.1, 50.2 of the contactor 38, the actuator 44 maintaining the contactor 38 in the open state in the absence of a signal or upon receipt of a first signal on at least one of the first and second input terminals 50.1, 50.2 of the contactor 38.
  • the protection system 48 In normal operation, the protection system 48 is in the first state.
  • control 40 When an anomaly is detected, the control 40 is configured to transmit a protection signal to the third input terminal 50.3. According to one configuration, this protection signal is transmitted only if the contactor 38 is in the closed state.
  • the protection system 48 Upon receipt of this protection signal, the protection system 48 switches to the second state, which causes the bridge 42 to move to the first position, the latter remaining irremediably in this first position. Thus, the switching of the protection system 48 to the second state causes the contactor 38 to switch to the open state, the latter remaining irremediably in this open state.
  • This protection signal is different from the second signal and may be identical to the first signal.
  • the contactor 38 comprises an actuator 44 which has two poles 44.1, 44.2, the first pole 44.1 being connected to the first input terminal 50.1, the second pole 44.2 being connected to the first terminal 48.1 of the protection system 48, the second terminal 48.2 of the protection system 48 being connected to the second input terminal 50.2.
  • the contactor 38 comprises a conductive wire 52 connecting the third input terminal 50.3 and the first terminal 48.1 of the protection system 48 and/or the second pole 44.2 of the actuator 44.
  • the first and second signals correspond to first and second voltages and the protection signal corresponds to a protection voltage different from the second voltage.
  • the actuator 44 is configured to occupy a rest state when it receives a first voltage, in which it does not move the bridge 42 from the first position to the second position and an activated state when it receives a second voltage, different from the first voltage, in which it moves the bridge 42 from the first position to the second position and maintains it in this second position.
  • control 40 is configured to generate the first voltage between the first and second input terminals 50.1, 50.2 when the contactor 38 is to occupy the open state as well as the second voltage between the first and second input terminals 50.1, 50.2 when the contactor 38 is to occupy the closed state.
  • control 40 applies the second voltage between the first and second input terminals 50.1, 50.2, which corresponds to the closed state of the contactor 38
  • the latter applies a protective voltage to the third input terminal 50.3.
  • This protective voltage causes the activation of the protection system 48, more particularly the rupture of the fuse element 48.3.
  • the portion of the electrical circuit 36 connecting the second terminal input 50.2 and the second pole 44.2 of the actuator 44 is open and the actuator 44 can no longer be supplied with electrical energy until the fuse element 48.3 is changed.
  • the first voltage is equal to 0 V.
  • the second voltage depends on the actuator 44.
  • the second voltage is substantially equal to 28 V.
  • the protection voltage is equal to 0 V.
  • the contactor 38 of the invention makes it possible to limit the impact of short circuits on the electrical installation 30, without it being necessary to add an electrical component separate from the contactor 38, in series with the latter, for the clarification of short circuits, which tends to limit the mass of the electrical installation 30 compared to those of the prior art.
  • the presence of a third input terminal 50.3 configured to receive a protection signal different from the second signal, at the contactor 38 dedicated to protection and distinct from a second input terminal 50.2 dedicated to the control of the contactor 38 makes it possible to obtain a certain level of dissimilarity between the control and protection functions.

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Abstract

L'invention a pour objet un contacteur (38) configuré pour occuper des états ouvert et fermé, comprenant au moins un actionneur (44) configuré pour au moins basculer et/ou maintenir le contacteur (38) à l'état fermé à réception d'un signal de fermeture ainsi qu'un système de protection (48) configuré pour occuper un premier état dans lequel le système de protection (48) permet au contacteur (38) de basculer entre les états ouvert et fermé ainsi qu'un deuxième état, à réception d'un signal de protection, dans lequel le système de protection (48) maintient irrémédiablement le contacteur (38) à l'état ouvert.Le fait d'intégrer la fonction de protection dans le contacteur (38) tend à limiter la masse d'une installation électrique comprenant au moins un tel contacteur (38).L'invention a également pour objet une installation électrique comportant un tel contacteur (38) ainsi qu'un aéronef comprenant une telle installation électrique.

Description

  • La présente demande se rapporte à un contacteur électrique intégrant un système de protection, à une installation électrique adaptée aux fortes puissances électriques comportant au moins un tel contacteur ainsi qu'à un aéronef comprenant une installation électrique intégrant au moins un tel contacteur.
  • Selon un mode de réalisation visible sur la figure 1, une installation électrique 10 d'un aéronef comprend au moins une source 12 électrique présentant des première et deuxième bornes 12.1, 12.2, au moins une charge 14 électrique présentant des première et deuxième bornes 14.1, 14.2 ainsi qu'un circuit électrique 16 reliant les premières et deuxièmes bornes de la source 12 et de la charge 14. Selon une application, l'installation électrique 10 est configurée pour les fortes puissances, largement au-delà des 1200 V et des 500 A.
  • Cette installation électrique 10 comprend un dispositif de distribution de courant comportant un contacteur 18 intercalé entre les premières bornes 12.1, 14.1 de la source et de la charge 12, 14 ainsi qu'une commande 20 configurée pour contrôler l'état du contacteur 18, ce dernier étant configuré pour occuper un état fermé dans lequel le contacteur 18 permet à un courant électrique de circuler entre la source et la charge 12, 14 et un état ouvert dans lequel le contacteur 18 empêche un courant de circuler entre la source 12 et la charge 14. Le contacteur 18 comprend des première et deuxième bornes d'entrée 18.1, 18.2 reliées à la commande 20. Selon un mode de fonctionnement, la commande 20 fournit une première tension de l'ordre de 0V sur la première borne d'entrée 18.1 lorsque le contacteur 18 est à l'état ouvert. Pour basculer le contacteur 18 à l'état fermé et le maintenir dans cet état, la commande 20 fournit une deuxième tension de l'ordre de 28V sur la deuxième borne d'entrée 18.2. Pour basculer le contacteur 18 à l'état ouvert, la commande 20 ne fournit plus la deuxième tension.
  • L'installation électrique 10 comprend également un capteur de courant 22 ainsi qu'un interrupteur de sécurité à usage unique 24 positionnés au niveau du circuit électrique 16 et reliés à la commande 20. Le capteur de courant 22 est configuré pour détecter un surcourant et transmettre un signal à la commande 20 lorsqu'un surcourant est détectée. L'interrupteur de sécurité à usage unique 24 est de type pyrotechnique et configuré pour occuper un état fermé en fonctionnement normal et un état irrémédiablement ouvert à réception d'un signal émis par la commande 20 en raison de la détection d'un surcourant.
  • La présence d'un interrupteur de sécurité à usage unique 24, distinct du contacteur 18 et en série avec ce dernier, conduit à augmenter la masse de l'installation électrique 10.
  • La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un contacteur configuré pour occuper un état ouvert dans lequel le contacteur isole deux tronçons d'un circuit électrique et un état fermé dans lequel le contacteur assure une continuité électrique entre les deux tronçons, ledit contacteur comprenant un actionneur configuré pour au moins basculer et/ou maintenir le contacteur à l'état fermé à réception d'un signal de fermeture.
  • Selon l'invention, le contacteur comprend un système de protection configuré pour occuper un premier état dans lequel le système de protection permet au contacteur de basculer entre les états ouvert et fermé ainsi qu'un deuxième état, à réception d'un signal de protection, dans lequel le système de protection maintient irrémédiablement le contacteur à l'état ouvert.
  • Un tel contacteur permet de limiter l'impact des courts-circuits sur une installation électrique, sans qu'il soit nécessaire d'ajouter un composant électrique de protection distinct du contacteur, en série avec ce dernier, ce qui tend à limiter la masse de l'installation électrique. Selon une autre caractéristique, le contacteur comprend des première, deuxième et troisième bornes d'entrée, le signal de fermeture étant reçu sur au moins l'une des première et deuxième bornes d'entrée, le signal de protection étant reçu sur la troisième borne d'entrée. Selon une autre caractéristique, le système de protection comprend un système pyrotechnique.
  • Selon une autre caractéristique, le système de protection comprend un élément fusible.
  • Selon une autre caractéristique, l'actionneur présente deux pôles, le premier pôle étant relié à la première borne d'entrée, le deuxième pôle étant relié à une première borne du système de protection, une deuxième borne du système de protection étant reliée à la deuxième borne d'entrée, le contacteur comprenant un fil conducteur reliant la troisième borne d'entrée et la première borne du système de protection et/ou le deuxième pôle de l'actionneur.
  • L'invention a également pour objet un dispositif de distribution et de protection comprenant un contacteur selon l'une des caractéristiques précédentes ainsi qu'une commande configurée pour transmettre un signal de fermeture lorsque le contacteur doit basculer à l'état fermé et/ou être à l'état fermé et un signal de protection lorsqu'une anomalie est détectée.
  • Selon une autre caractéristique, le contacteur comprend des première, deuxième et troisième bornes d'entrée. En complément, la commande est configurée pour transmettre le signal de fermeture à au moins l'une des première et deuxième bornes d'entrée et le signal de protection à la troisième borne d'entrée.
  • Selon une autre caractéristique, le contacteur comprend au moins un actionneur configuré pour occuper un état repos, correspondant à l'état ouvert du contacteur, lorsque l'actionneur reçoit une première tension ainsi qu'un état activé, correspondant à l'état fermé du contacteur, lorsque l'actionneur reçoit une deuxième tension, différente de la première tension. En complément, la commande est configurée pour générer la première tension entre les première et deuxième bornes d'entrée lorsque le contacteur doit occuper l'état ouvert, la deuxième tension entre les première et deuxième bornes d'entrée lorsque le contacteur doit occuper l'état fermé et appliquer à la troisième borne d'entrée une tension de protection, différente de la deuxième tension, lorsqu'une anomalie est détectée.
  • L'invention a également pour objet une installation électrique comprenant au moins un dispositif de distribution et de protection selon l'une des caractéristiques précédentes ainsi qu'un aéronef comprenant au moins une telle installation électrique.
  • D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l'invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés parmi lesquels :
    • La figure 1 est une représentation schématique d'une installation électrique illustrant un mode de réalisation de l'art antérieur,
    • La figure 2 est une représentation schématique d'une installation électrique illustrant un mode de réalisation de l'invention,
    • La figure 3 est une représentation schématique d'un contacteur illustrant un mode de réalisation de l'invention,
    • La figure 4 est une représentation schématique d'un contacteur illustrant un autre mode de réalisation de l'invention.
  • Selon un mode de réalisation visible sur la figure 2, une installation électrique 30 comprend au moins une source 32 électrique présentant des première et deuxième bornes 32.1, 32.2, au moins une charge 34 électrique présentant des première et deuxième bornes 34.1, 34.2 ainsi qu'un circuit électrique 36 reliant les premières et deuxièmes bornes 32.1, 32.2, 34.1, 34.2 de la source 32 et de la charge 34 dans lequel circule un courant électrique.
  • L'installation électrique 30 (notamment sa source 32, sa charge 34 et son circuit électrique 36) est configurée pour les fortes puissances, largement au-delà des 500 V et des 400 A.
  • Selon une application, un aéronef, notamment un aéronef à propulsion électrique, comprend au moins une installation électrique 30.
  • L'installation électrique 30 comprend au moins un dispositif de distribution et de protection de courant électrique qui comporte un contacteur 38 positionné au niveau du circuit électrique 36 et configuré pour occuper un état fermé dans lequel le contacteur 38 permet à un courant électrique de circuler entre la source et la charge 32, 34 et un état ouvert dans lequel le contacteur 38 empêche un courant électrique de circuler entre la source et la charge 32, 34 ainsi qu'une commande 40 configurée pour contrôler l'état fermé ou ouvert du contacteur 38.
  • Selon un premier mode de réalisation, le contacteur 38 comprend un premier contact 38.1 solidaire d'un premier tronçon 36.1 relié à la source 32, un deuxième contact 38.2 solidaire d'un deuxième tronçon 36.2 relié à la charge 34, un pont 42 mobile entre une première position, correspondant à l'état ouvert du contacteur 38, dans laquelle le pont 42 est écarté des premier et deuxième contacts 38.1, 38.2, et une deuxième position, correspondant à l'état fermé du contacteur 38, dans laquelle le pont 42 est en contact avec les premier et deuxième contacts 38.1, 38.2 et assure une continuité électrique entre les premier et deuxième contacts 38.1, 38.2 ainsi qu'au moins un actionneur 44 configuré pour déplacer le pont 42 entre les première et deuxième positions.
  • Selon un deuxième mode de réalisation, le contacteur 38 comprend un unique contact 38.1 solidaire d'un premier tronçon 36.1 relié à la source 32, un pont 42 solidaire d'un deuxième tronçon 36.2 relié à la charge 34, mobile entre une première position, correspondant à l'état ouvert du contacteur 38, dans laquelle le pont 42 est écarté du contact 38.1 et une deuxième position, correspondant à l'état fermé du contacteur 38, dans laquelle le pont 42 est en contact avec le contact 38.1, ainsi qu'un actionneur 44 configuré pour déplacer le pont 42 entre les première et deuxième positions.
  • Quel que soit le mode de réalisation, le contacteur 38 est configuré pour occuper un état ouvert dans lequel il isole deux tronçons 36.1, 36.2 d'un circuit électrique 36 et un état fermé dans lequel il assure une continuité électrique entre les deux tronçons 36.1, 36.2. A cet effet, le contacteur 38 comprend au moins un contact 38.1 solidaire d'un premier tronçon 36.1 du circuit électrique 36 et distant d'un deuxième tronçon 36.2 du circuit électrique 36, un pont 42 mobile entre une première position, correspondant à l'état ouvert du contacteur 38, dans laquelle le pont 42 est écarté du contact 38.1 et les premier et deuxième tronçons 36.1, 36.2 sont isolés l'un de l'autre, et une deuxième position, correspondant à l'état fermé du contacteur 38, dans laquelle le pont 42 est en contact avec le contact 38.1 et assure une continuité électrique entre les premier et deuxième tronçons 36.1, 36.2 ainsi qu'un actionneur 44 configuré pour déplacer le pont 42 entre les première et deuxième positions.
  • Selon un mode de réalisation, l'actionneur 44 pourrait être un actionneur électromagnétique comme un solénoïde par exemple. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation.
  • L'installation électrique 30 comprend également au moins un capteur de courant 46 positionné sur le circuit électrique 36 et configuré pour déterminer ou mesurer au moins une caractéristique du courant électrique circulant dans le circuit électrique 36 et transmettre au moins un signal d'anomalie à la commande 40 en fonction de la caractéristique du courant électrique déterminée ou mesurée. Selon un mode de réalisation, le capteur de courant 46 est configuré pour détecter une anomalie du courant électrique, comme un surcourant, et transmettre un signal d'anomalie à la commande 40 lorsqu'un surcourant est détecté. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation pour le capteur de courant 46. Ce dernier n'est pas plus décrit car il peut être identique à ceux de l'art antérieur.
  • Comme illustré sur la figure 3, le contacteur 38 comprend un système de protection 48 configuré pour occuper un premier état dans lequel le système de protection 48 permet au contacteur 38 de basculer entre les états ouvert et fermé (soit de l'état ouvert à l'état fermé et inversement) ainsi qu'un deuxième état dans lequel le système de protection 48 maintient irrémédiablement le contacteur à l'état ouvert, sans possibilité de basculer à l'état fermé. Le système de protection 48 est à usage unique et son passage dans le deuxième état est irréversible. Les premier et deuxième états du système de protection 48 sont contrôlés par la commande 40.
  • En fonctionnement normal, le système de protection 48 est dans le premier état. Lorsque le capteur de courant 46 détecte une anomalie et transmet à la commande 40 un signal d'anomalie, cette dernière est configurée pour transmettre un signal de protection au contacteur 38 et/ou au système de protection 48. A réception par le contacteur 38 et/ou le système de protection 48 du signal de protection transmis par la commande 40, le système de protection 48 passe dans le deuxième état.
  • Selon une configuration, le système de protection 48 comprend un système pyrotechnique.
  • Selon une autre configuration, le système de protection 48 comprend un élément fusible.
  • Selon une autre configuration, le système de protection 48 comprend un système pyrotechnique et un élément fusible.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ces configurations pour le système de protection 48. Un système pyrotechnique est privilégié par rapport à un élément fusible car il permet d'écarter beaucoup plus le pont 42 des premier et deuxième contacts 38.1, 38.2 du contacteur 38 lorsque le système pyrotechnique est activé.
  • Selon un mode de réalisation, le système de protection 48 comprend des première et deuxième bornes 48.1, 48.2 ainsi qu'un élément fusible 48.3 intercalé entre les première et deuxième bornes 48.1, 48.2, l'élément fusible 48.3 assurant une continuité électrique entre les première et deuxième bornes 48.1, 48.2 lorsque le système de protection 48 est dans le premier état et isolant les première et deuxième bornes 48.1, 48.2 lorsque le système de protection 48 est dans le deuxième état.
  • Selon un mode de réalisation, le contacteur 38 comprend au moins des première, deuxième et troisième bornes d'entrée 50.1, 50.2, 50.3.
  • Selon un mode de fonctionnement, en fonctionnement normal, la commande 40 est configurée pour :
    • à réception d'une instruction de maintien du contacteur 38 à l'état ouvert, transmettre un premier signal à la première borne d'entrée 50.1 du contacteur 38,
    • à réception d'une instruction de fermeture du contacteur 38 et de maintien de ce dernier à l'état fermé, transmettre un deuxième signal (différent du premier signal) à la deuxième borne d'entrée 50.2 du contacteur 38,
    • à réception d'une instruction d'ouverture du contacteur 38, ne plus transmettre le deuxième signal à la deuxième borne d'entrée 50.2 du contacteur 38.
  • Selon ce mode de fonctionnement, lorsque le deuxième signal est transmis, le premier signal n'est pas ou n'est plus transmis. Inversement, lorsque le premier signal est transmis, le deuxième signal n'est pas ou n'est plus transmis.
  • En complément, selon ce mode de fonctionnement, l'actionneur 44 du contacteur 38 est configuré pour maintenir le pont 42 dans la première position, correspondant à l'état ouvert du contacteur 38, lorsque la première borne d'entrée 50.1 reçoit le premier signal et dans la deuxième position, correspondant à l'état fermé du contacteur 38, lorsque la deuxième borne d'entrée 50.2 reçoit le deuxième signal.
  • Selon un autre mode de fonctionnement, le premier signal transmis à la première borne d'entrée 50.1 est permanent. Il continue à être transmis même lorsque le deuxième signal est transmis à la deuxième borne d'entrée 50.2.
  • Selon un autre mode de réalisation, le contacteur 38 comprend au moins un ressort de rappel pour le maintenir à l'état ouvert en l'absence de signal transmis par la commande 40. En complément, le contacteur 38 comprend au moins un actionneur 44 configuré pour, à réception d'un signal de fermeture transmis par la commande 40, déplacer le pont 42 en direction des premier et deuxième contacts 38.1, 38.2 et le maintenir contre ces derniers à l'encontre des efforts générés par le ressort de rappel.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation pour le contacteur 38 et à ces modes de fonctionnement pour la commande 40. Quel que soit le mode de réalisation, la commande 40 est configurée pour transmettre à au moins l'une des première et deuxième bornes d'entrée 50.1, 50.2 un signal de fermeture lorsque le contacteur 38 doit basculer à l'état fermé et/ou être à l'état fermé. En l'absence de signal, le contacteur 38 est à l'état ouvert. En complément, l'actionneur 44 est configuré pour au moins basculer et/ou maintenir le contacteur 38 à l'état fermé à réception d'un signal de fermeture sur au moins l'une des première et deuxième bornes d'entrée 50.1, 50.2 du contacteur 38, l'actionneur 44 maintenant le contacteur 38 à l'état ouvert en l'absence de signal ou à réception d'un premier signal sur au moins l'une des première et deuxième bornes d'entrée 50.1, 50.2 du contacteur 38.
  • En fonctionnement normal, le système de protection 48 est dans le premier état.
  • Lorsqu'une anomalie est détectée, la commande 40 est configurée pour transmettre un signal de protection à la troisième borne d'entrée 50.3. Selon une configuration, ce signal de protection n'est transmis que si le contacteur 38 est à l'état fermé.
  • A réception de ce signal de protection, le système de protection 48 bascule dans le deuxième état, ce qui provoque le déplacement du pont 42 dans la première position, ce dernier restant irrémédiablement dans cette première position. Ainsi, le basculement du système de protection 48 dans le deuxième état provoque le basculement du contacteur 38 à l'état ouvert, ce dernier restant irrémédiablement dans cet état ouvert. Ce signal de protection est différent du deuxième signal et peut être identique au premier signal.
  • Selon un mode de réalisation visible sur la figure 4, le contacteur 38 comprend un actionneur 44 qui présente deux pôles 44.1, 44.2, le premier pôle 44.1 étant relié à la première borne d'entrée 50.1, le deuxième pôle 44.2 étant relié à la première borne 48.1 du système de protection 48, la deuxième borne 48.2 du système de protection 48 étant reliée à la deuxième borne d'entrée 50.2. En complément, le contacteur 38 comprend un fil conducteur 52 reliant la troisième borne d'entrée 50.3 et la première borne 48.1 du système de protection 48 et/ou le deuxième pôle 44.2 de l'actionneur 44.
  • Selon ce mode de réalisation, les premier et deuxième signaux correspondent à des première et deuxième tensions et le signal de protection correspond à une tension de protection différente de la deuxième tension.
  • Selon ce mode de réalisation, l'actionneur 44 est configuré pour occuper un état repos lorsqu'il reçoit une première tension, dans lequel il ne déplace pas le pont 42 de la première position vers la deuxième position et un état activé lorsqu'il reçoit une deuxième tension, différente de la première tension, dans lequel il déplace le pont 42 de la première position vers la deuxième position et le maintient dans cette deuxième position.
  • En fonctionnement normal, la commande 40 est configurée pour générer la première tension entre les première et deuxième bornes d'entrée 50.1, 50.2 lorsque le contacteur 38 doit occuper l'état ouvert ainsi que la deuxième tension entre les première et deuxième bornes d'entrée 50.1, 50.2 lorsque le contacteur 38 doit occuper l'état fermé.
  • Lorsque la commande 40 applique la deuxième tension entre les première et deuxième bornes d'entrée 50.1, 50.2, ce qui correspond à l'état fermé du contacteur 38, si le capteur de courant 46 transmet un signal d'anomalie à la commande 40, cette dernière applique une tension de protection au niveau de la troisième borne d'entrée 50.3. Cette tension de protection provoque l'activation du système de protection 48, plus particulièrement la rupture de l'élément fusible 48.3. Dès lors la portion du circuit électrique 36 reliant la deuxième borne d'entrée 50.2 et le deuxième pôle 44.2 de l'actionneur 44 est ouvert et l'actionneur 44 ne peut plus être alimenté en énergie électrique tant que l'élément fusible 48.3 n'est pas changé.
  • Selon une configuration, la première tension est égale à 0 V. La deuxième tension dépend de l'actionneur 44. A titre d'exemple, la deuxième tension est sensiblement égale à 28 V. La tension de protection est égale à 0V.
  • Le contacteur 38 de l'invention permet de limiter l'impact des courts-circuits sur l'installation électrique 30, sans qu'il soit nécessaire d'ajouter un composant électrique distinct du contacteur 38, en série avec ce dernier, pour la clarification des courts-circuits, ce qui tend à limiter la masse de l'installation électrique 30 par rapport à celles de l'art antérieur. De plus, la présence d'une troisième borne d'entrée 50.3 configurée pour recevoir un signal de protection différente du deuxième signal, au niveau du contacteur 38 dédiée à la protection et distincte d'une deuxième borne d'entrée 50.2 dédiée à la commande du contacteur 38 permet d'obtenir un certain niveau de dissimilarité entre les fonctions de commande et de protection.
  • Même si la détection d'une anomalie au niveau du courant électrique conduit à la rupture de l'élément fusible 48.3 et impose un changement du contacteur 38 dans son intégralité, ce changement n'intervient que très rarement, avec une fréquence inférieure à celle du changement du contacteur 38 en raison de son usure due à l'éjection de matière au niveau des premier et deuxième contacts 38.1, 38.2 du contacteur 38 produite lors de la coupure d'un courant de fortes puissances.

Claims (10)

  1. Contacteur (38) configuré pour occuper un état ouvert dans lequel le contacteur (38) isole deux tronçons (36.1, 36.2) d'un circuit électrique (36) et un état fermé dans lequel le contacteur (38) assure une continuité électrique entre les deux tronçons (36.1, 36.2), ledit contacteur (38) comprenant au moins un actionneur (44) configuré pour au moins basculer et/ou maintenir le contacteur (38) à l'état fermé à réception d'un signal de fermeture, caractérisé en ce que le contacteur (38) comprend un système de protection (48) configuré pour occuper un premier état dans lequel le système de protection (48) permet au contacteur (38) de basculer entre les états ouvert et fermé ainsi qu'un deuxième état, à réception d'un signal de protection, dans lequel le système de protection (48) maintient irrémédiablement le contacteur (38) à l'état ouvert.
  2. Contacteur (38) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contacteur (38) comprend des première, deuxième et troisième bornes d'entrée (50.1, 50.2, 50.3), le signal de fermeture étant reçu sur au moins l'une des première et deuxième bornes d'entrée (50.1, 50.2), le signal de protection étant reçu sur la troisième borne d'entrée (50.3).
  3. Contacteur (38) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de protection (48) comprend un système pyrotechnique.
  4. Contacteur (38) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de protection (48) comprend un élément fusible.
  5. Contacteur (38) selon l'une des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que l'actionneur (44) présente deux pôles (44.1, 44.2), le premier pôle (44.1) étant relié à la première borne d'entrée (50.1), le deuxième pôle (44.2) étant relié à une première borne (48.1) du système de protection (48), une deuxième borne (48.2) du système de protection (48) étant reliée à la deuxième borne d'entrée (50.2) et en ce que le contacteur (38) comprend un fil conducteur (52) reliant la troisième borne d'entrée (50.3) et la première borne (48.1) du système de protection (48) et/ou le deuxième pôle (44.2) de l'actionneur (44).
  6. Dispositif de distribution et de protection comprenant un contacteur (38) selon l'une des revendications précédentes ainsi qu'une commande (40) configurée pour transmettre un signal de fermeture lorsque le contacteur (38) doit basculer à l'état fermé et/ou être à l'état fermé et un signal de protection lorsqu'une anomalie est détectée.
  7. Dispositif de distribution et de protection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le contacteur (38) comprend des première, deuxième et troisième bornes d'entrée (50.1, 50.2, 50.3) et en ce que la commande (40) est configurée pour transmettre le signal de fermeture à au moins l'une des première et deuxième bornes d'entrée (50.1, 50.2) et le signal de protection à la troisième borne d'entrée (50.3).
  8. Dispositif de distribution et de protection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le contacteur (38) comprend au moins un actionneur (44) configuré pour occuper un état repos, correspondant à l'état ouvert du contacteur (38), lorsque l'actionneur (44) reçoit une première tension ainsi qu'un état activé, correspondant à l'état fermé du contacteur (38), lorsque l'actionneur (44) reçoit une deuxième tension, différente de la première tension, et en ce que la commande (40) est configurée pour générer la première tension entre les première et deuxième bornes d'entrée (50.1, 50.2) lorsque le contacteur (38) doit occuper l'état ouvert, la deuxième tension entre les première et deuxième bornes d'entrée (50.1, 50.2) lorsque le contacteur (38) doit occuper l'état fermé et appliquer à la troisième borne d'entrée (50.3) une tension de protection différente de la deuxième tension lorsqu'une anomalie est détectée.
  9. Installation électrique comprenant un circuit électrique dans lequel circule un courant électrique, au moins un dispositif de distribution et de protection selon l'une des revendications 6 à 8 ainsi qu'un capteur de courant (46) configuré pour déterminer ou mesurer au moins une caractéristique du courant électrique circulant dans le circuit électrique (36) et transmettre au moins un signal d'anomalie à la commande (40) en fonction de la caractéristique du courant électrique déterminée ou mesurée.
  10. Aéronef comprenant au moins une installation électrique selon la revendication précédente.
EP25159206.9A 2024-02-23 2025-02-20 Contacteur électrique intégrant un système de protection, installation électrique comportant au moins un tel contacteur et aéronef comprenant une installation électrique intégrant au moins un tel contacteur Pending EP4607563A1 (fr)

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