EP4623457A1 - Installation électrique avec moyens de coupure d'arc électrique série - Google Patents

Installation électrique avec moyens de coupure d'arc électrique série

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Publication number
EP4623457A1
EP4623457A1 EP23821715.2A EP23821715A EP4623457A1 EP 4623457 A1 EP4623457 A1 EP 4623457A1 EP 23821715 A EP23821715 A EP 23821715A EP 4623457 A1 EP4623457 A1 EP 4623457A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrical
power
branch
electrical installation
points
Prior art date
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Pending
Application number
EP23821715.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Eric GUILLARD
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 EP4623457A1 publication Critical patent/EP4623457A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/59—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the AC cycle
    • H01H33/596—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the AC cycle for interrupting DC
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/04—Cutting off the power supply under fault conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H01H50/541—Auxiliary contact devices
    • H01H50/543—Auxiliary switch inserting resistor during closure of contactor
    • 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
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/38—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/10—Air crafts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • H01H39/006—Opening by severing a conductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/0241—Structural association of a fuse and another component or apparatus

Definitions

  • the propulsion of these different platforms is carried out by one or more electric motors, the number varying depending on the architecture of the aircraft. These electric propulsion systems use ever higher voltage levels.
  • an energy storage system for example in the form of batteries
  • a battery management system from the English “Battery Management System”, also referred to by the acronym BMS
  • BMS Battery Management System
  • a propulsion converter assembly intended to transform electrical energy into mechanical energy.
  • An electrical installation of an aircraft comprising: an electrical source; an electric charge; first and second power lines connecting the electrical load to the electrical source to electrically power the electrical load; and a power contactor located on the first power line; characterized in that it further comprises: a branch parallel to the first power line, connected between two points of the first power line, these two points surrounding the power contactor; on this branch, an auxiliary contact connected to the power contactor to open early and close late relative to the power contactor; and a device for opening, depending on a current circulating in the branch, one of the power lines.
  • the invention thus makes it possible to detect the appearance of a series electric arc between the two points of the first power line, and in particular on the power contactor.
  • the series electric arc presents a voltage drop leading to the appearance of a current circulating in the parallel branch.
  • the opening device opens one of the power lines, which cuts the series electric arc, that is to say stops it.
  • the auxiliary contact is also open, thus preventing current flow which could unexpectedly trigger the current interruption system.
  • the electrical source applies a voltage between the two points which, without the auxiliary contact open, would cause unwanted current flow in the parallel branch.
  • the pyrotechnic switch is designed to cut the first power line outside the two points.
  • the auxiliary contact is designed to close later than the power contactor.
  • the opening device comprises a power contactor located on the first electrical line or on the second electrical line.
  • the electrical installation further comprises a timing resistor located on the branch, in series with the auxiliary contact.
  • the detection device further comprises a current suppression device in the branch, located on the branch in series with the auxiliary contact and designed to prevent current flow in the branch when it presents a voltage below a certain trigger threshold and to allow the flow of current when the voltage is higher than this trigger threshold.
  • the trigger threshold is lower than a voltage that the electrical source is designed to provide.
  • the electrical load comprises an electric machine for driving a fan of the aircraft.
  • Figure 1 is an electrical diagram of an example of an electrical installation according to the invention
  • Figure 2 is a block diagram of an example of an operating method of the installation of Figure 1
  • Figure 3 shows the electrical diagram of Figure 1 in the case of appearance of a series electric arc following the melting of a fuse in the electrical installation
  • Figure 4 is the electrical diagram of Figure 1 in the case of the appearance of a series electric arc in a contactor power of the electrical installation.
  • the electrical installation 100 is designed to form part of an aircraft.
  • the electrical installation 100 further comprises a power contactor 118 located on one of the power lines 114, 116.
  • the power contactor 118 comprises at least one fixed contact and one movable contact designed to come into contact with the fixed contact(s) when the power contactor 118 is closed, and to move away from it when the contactor 118 is open.
  • the power contactor 118 is double-break and comprises two fixed contacts 118F and a movable pallet 118M serving as a movable contact designed to come into contact with the two fixed contacts 118F.
  • the electrical installation 100 further comprises a pyrotechnic switch 122 (from the English "pyroswitch") located on one of the supply lines 114, 116.
  • the pyrotechnic switch 122 comprises a guillotine 124, a resistor initialization 126 and a pyrotechnic element (not shown) designed to be triggered under the effect of the heat released by the initialization resistor 126.
  • the purpose of triggering the pyrotechnic element is to propel the guillotine 124 so that the latter mechanically cuts the supply line (the first supply line in the example illustrated).
  • the initialization resistor 126 is thus designed to be passed through by a current to heat up and thus provide the heat necessary to trigger the pyrotechnic element.
  • the electrical installation 100 further comprises a device 128 for detecting a series electric arc.
  • the detection device 128 further comprises, in series on the branch 130: an auxiliary contact 132, a current suppression device 134, a delay resistor 136 and the initialization resistor 126 of the pyrotechnic switch 122
  • the order of these elements on branch 130 can be any, as long as the initialization resistor 126 is the last, that is to say the closest to point B.
  • the current suppression device 134 in the. branch 130 is designed to prevent current flow in branch 130 when it has a voltage below a certain trigger threshold and to allow current flow when the voltage is greater than this trigger threshold. This is for example a varistor or a transient voltage suppression device (Transient Voltage Suppression or TVS).
  • the triggering threshold is chosen equal to or less than the sum of the VAB voltage drop expected in normal operation and the voltage at which an electric arc appears. series. For example, if the voltage drop expected in normal operation is at most 5 V and the voltage at which a series electric arc appears is 17 V, their sum makes 22 V. Thus, the triggering threshold is preferably chosen between 5 V and 22 V, for example 20 V. With the voltage drops generally observed in power lines used in aeronautics, the triggering threshold of the varistor is preferably at most 30 V.
  • the power contactor 118 is closed.
  • the electrical source 102 electrically powers the electrical load 104 so that a current flows in the power lines 114, 116.
  • the voltage drop on the first power supply line 114 is very low. More precisely, the voltage drop of the power contactor 118 is for example less than 150 mV, the voltage drop of the fuse 120 is for example less than 150 mV and the voltage drop of the wiring of the first power line 114 between points A and B is for example less than 5 V. Thus, there exists between points A and B a voltage VAB of a few volts maximum, resulting mainly from the voltage drop in the first line power supply 114 between points A and B. In any case, the voltage VAB is lower than the trigger voltage of the current suppression device 134. The latter is therefore in the open state and prevents current flow in the branch 128 and therefore triggering the pyrotechnic switch 122.

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Abstract

L'installation (100) comporte : - une source électrique (102); - une charge électrique (104); - des première et deuxième lignes d'alimentation (114, 116) connectant la charge électrique (104) à la source électrique (102) pour alimenter électriquement la charge électrique (104); - un contacteur de puissance (118) situé sur la première ligne d'alimentation (114). L'installation (100) comporte en outre : - une branche (130) parallèle à la première ligne d'alimentation (114), connectée entre deux points (A, B) de la première ligne d'alimentation (114), ces deux points (A, B) entourant le contacteur de puissance (118); - sur cette branche (130), un contact auxiliaire (132) connecté au contacteur de puissance (118) pour s'ouvrir en avance et se fermer en retard par rapport au contacteur de puissance (118); et - un dispositif d'ouverture, en fonction d'un courant circulant dans la branche (130), de l'une des lignes d'alimentation (114, 116).

Description

Description
TITRE : INSTALLATION ÉLECTRIQUE AVEC MOYENS DE COUPURE D’ARC ÉLECTRIQUE SÉRIE
Domaine technique de l’invention
[0001 ] La présente invention concerne une installation électrique avec des moyens de coupure d’arc électrique série, ainsi qu’un aéronef comportant une telle installation électrique.
Arrière-plan technologique
[0002] Les avions à décollage et atterrissage vertical (de l’anglais « Vertical Take Off and Landing » également désignés par l’acronyme VTOL) et les avions conventionnels (de l’anglais « Conventional Take Off and Landing », également désignés par l’acronyme CTOL) à propulsion électriques ou hybride constituent un marché futur avec des perspectives et une demande importantes dans le transport intra urbain et inter urbain pour des marchandises ou des personnes.
[0003] La propulsion de ces différentes plateformes est réalisée par un ou plusieurs moteurs électriques, le nombre variant suivant les architectures des aéronefs. Ces systèmes propulsifs électriques utilisent des niveaux de tension toujours plus élevés.
[0004] Les modes de pannes de ces systèmes montrent que l’apparition d’un arc électrique série peut avoir des conséquences sérieuses sur les structures avion si ce dernier n’est pas arrêté.
[0005] Dans un appareil utilisant une puissance électrique propulsive, une ou plusieurs des fonctions suivantes peuvent être utilisées pour assurer l’alimentation de puissance de l’aéronef : un système de stockage de l’énergie, par exemple sous forme de batteries, un système de gestion de batterie (de l’anglais « Battery Management System », également désigné par l’acronyme BMS) destiné à la gestion de la charge et décharge des cellules des batteries, un équipement de distribution et protection de la chaine d’alimentation, et un ensemble convertisseur propulsion destiné à transformer l’énergie électrique en énergie mécanique. [0006] La détection des arcs électriques série dans une chaine d’alimentation électrique embarquée, en particulier au niveau d’un contacteur, nécessite souvent l’utilisation de composants dédiés à cette fonction, qui peuvent être complexes.
[0007] Il peut ainsi être souhaité de prévoir une installation électrique avec des moyens de coupure d’arc électrique série, qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités.
Résumé de l’invention
[0008] Il est donc proposé une installation électrique d’un aéronef, comportant : une source électrique ; une charge électrique ; des première et deuxième lignes d’alimentation connectant la charge électrique à la source électrique pour alimenter électriquement la charge électrique ; et un contacteur de puissance situé sur la première ligne d’alimentation ; caractérisée en ce qu’elle comporte en outre : une branche parallèle à la première ligne d’alimentation, connectée entre deux points de la première ligne d’alimentation, ces deux points entourant le contacteur de puissance ; sur cette branche, un contact auxiliaire connecté au contacteur de puissance pour s’ouvrir en avance et se fermer en retard par rapport au contacteur de puissance ; et un dispositif d’ouverture, en fonction d’un courant circulant dans la branche, de l’une des lignes d’alimentation.
[0009] L’invention permet ainsi de détecter l’apparition d’un arc électrique série entre les deux points de la première ligne d’alimentation, et en particulier sur le contacteur de puissance. En effet, l’arc électrique série présente une chute de tension entraînant l’apparition d’un courant circulant dans la branche parallèle. En réponse à ce courant, le dispositif d’ouverture ouvre l’une des lignes d’alimentation, ce qui coupe l’arc électrique série, c’est-à-dire l’arrête. En outre, lorsque le contacteur de puissance est ouvert le contact auxiliaire l’est aussi, empêchant ainsi une circulation de courant qui pourrait entraîner de manière intempestive le déclenchement du système d’interruption de courant. En effet, avec le contacteur de puissance ouvert, la source électrique applique une tension entre les deux points qui, sans le contact auxiliaire ouvert, entraînerait une circulation non souhaitée de courant dans la branche parallèle.
[0010] L’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, selon toute combinaison techniquement possible.
[0011 ] De préférence, le dispositif d’ouverture comporte un interrupteur pyrotechnique situé sur l’une des lignes d’alimentation, l’interrupteur pyrotechnique comportant une résistance située sur la branche, en série avec le contact auxiliaire.
[0012] De préférence également, l’interrupteur pyrotechnique est conçu pour couper la première ligne d’alimentation en dehors des deux points.
[0013] De préférence également, le contact auxiliaire est conçu pour se fermer en retard par rapport au contacteur de puissance.
[0014] De préférence également, le dispositif d’ouverture comporte un contacteur de puissance situé sur la première ligne électrique ou bien sur la deuxième ligne électrique.
[0015] De préférence également, l’installation électrique comporte en outre une résistance de temporisation située sur la branche, en série avec le contact auxiliaire.
[0016] De préférence également, le dispositif de détection comporte en outre un dispositif de suppression de courant dans la branche, situé sur la branche en série avec le contact auxiliaire et conçu pour empêcher une circulation de courant dans la branche lorsqu’il présente une tension inférieure à un certain seuil de déclenchement et pour permettre la circulation de courant lorsque la tension est supérieure à ce seuil de déclenchement.
[0017] De préférence également, le seuil de déclenchement est inférieur à une tension que la source électrique est conçue pour fournir.
[0018] De préférence également, la charge électrique comporte une machine électrique d’entraînement d’une soufflante de l’aéronef.
Il est également proposé un aéronef comportant une installation électrique selon l’invention.
Brève description des figures [0019] L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est un schéma électrique d’un exemple d’une installation électrique selon l’invention, la figure 2 est un schéma-bloc d’un exemple de procédé de fonctionnement de l’installation de la figure 1 , la figure 3 reprend le schéma électrique de la figure 1 dans le cas d’apparition d’un arc électrique série suite à la fonte d’un fusible de l’installation électrique, et la figure 4 est reprend le schéma électrique de la figure 1 dans le cas d’apparition d’un arc électrique série dans un contacteur de puissance de l’installation électrique.
Description détaillée de l’invention
[0020] En référence à la figure 1 , un exemple d’une installation électrique 100 selon l’invention va à présent être décrite.
[0021] L’installation électrique 100 est conçue pour faire partie d’un aéronef.
[0022] L’installation électrique 100 comporte tout d’abord une source électrique 102, par exemple une source électrique continue telle qu’une batterie. La source électrique 102 est ainsi conçue pour fournir une tension U, qui peut être continue.
[0023] L’installation électrique 100 comporte en outre une charge électrique 104 conçue pour recevoir une tension V, par exemple continue. Par exemple, la charge électrique 104 comporte un étage 106 de lissage de la tension V continue, un convertisseur de tension continu/alternatif 108 pour convertir la tension V lissée en une tension alternative et une machine électrique 110 d’entraînement d’une soufflante 112 de l’aéronef (par exemple une hélice) à partir de la tension alternative.
[0024] L’installation électrique 100 comporte en outre des première et deuxième lignes d’alimentation 114, 116 connectant chacune la charge électrique 104 à la source électrique 102 pour alimenter électriquement la charge électrique 104 à partir de la source électrique 102.
[0025] L’installation électrique 100 comporte en outre un contacteur de puissance 118 situé sur l’une des lignes d’alimentation 114, 116. Le contacteur de puissance 118 comporte au moins un contact fixe et un contact mobile conçu pour venir au contact du ou des contacts fixes lorsque le contacteur de puissance 118 est fermé, et pour s’en éloigner lorsque le contacteur 118 est ouvert. Par exemple, comme dans l’exemple illustré, le contacteur de puissance 118 est à double coupure et comporte deux contacts fixes 118F et une palette mobile 118M servant de contact mobile conçue pour venir au contact des deux contact fixes 118F.
[0026] L’installation électrique 100 comporte en outre un fusible 120 situé sur l’une des lignes d’alimentation 114, 116.
[0027] L’installation électrique 100 comporte en outre un interrupteur pyrotechnique 122 (de l’anglais « pyroswitch ») situé sur l’une des lignes d’alimentation 114, 116. L’interrupteur pyrotechnique 122 comporte une guillotine 124, une résistance d’initialisation 126 et un élément pyrotechnique (non représenté) conçu pour être déclenché sous l’effet de la chaleur dégagée par la résistance d’initialisation 126.
[0028] Le déclenchement de l’élément pyrotechnique a pour but de propulser la guillotine 124 de sorte que cette dernière coupe mécaniquement la ligne d’alimentation (la première ligne d’alimentation dans l’exemple illustré). La résistance d’initialisation 126 est ainsi conçue pour être traversée par un courant pour s’échauffer et fournir ainsi la chaleur nécessaire au déclenchement de l’élément pyrotechnique.
[0029] L’installation électrique 100 comporte en outre un dispositif 128 de détection d’un arc électrique série.
[0030] Le dispositif de détection 128 comporte une branche 130 connectée entre deux points A, B de la première ligne d’alimentation 114. C’est entre ces deux points A, B que le dispositif de détection 128 est conçu pour détecter un arc électrique série. Ainsi, pour surveiller la plus grande longueur possible de la première ligne d’alimentation 114, les points A, B sont de préférence situés au plus proche respectivement de la source électrique 102 et de la charge électrique 104. Ainsi, il est possible de détecter un arc électrique série apparaissant sur le contacteur de puissance 118 ou bien un arc électrique série provoqué par un endommagement de câble dans n’importe quelle section entre les points A et B, par exemple apparaissant à la suite d’une fonte du fusible 120. L’interrupteur pyrotechnique 122 peut être conçu pour couper la ligne d’alimentation 114 en dehors des deux points A, B comme illustré sur la figure 1 , mais cela n’est pas obligatoire. [0031] Dans le cas où la charge électrique 104 comporte la machine électrique 110 couplée à la soufflante 112, l’interrupteur pyrotechnique 122 est de préférence conçu pour couper la première ligne d’alimentation 114 au plus près de la machine électrique 110. En effet, cette dernière peut devenir génératrice lorsqu’elle est déconnectée de la source électrique 102 et peut ainsi réalimenter d’autres charges connectées entre les lignes d’alimentation 114, 116.
[0032] Le dispositif de détection 128 comporte en outre, en série sur la branche 130 : un contact auxiliaire 132, un dispositif 134 de suppression de courant, une résistance de retardement 136 et la résistance d’initialisation 126 de l’interrupteur pyrotechnique 122. L’ordre de ces éléments sur la branche 130 peut être quelconque, tant que la résistance d’initialisation 126 est la dernière, c’est-à-dire la plus proche du point B. Le dispositif 134 de suppression de courant dans la branche 130 est conçu pour empêcher une circulation de courant dans la branche 130 lorsqu’il présente une tension inférieure à un certain seuil de déclenchement et pour permettre la circulation de courant lorsque la tension est supérieure à ce seuil de déclenchement. Il s’agit par exemple d’une varistance ou bien d’un dispositif de suppression de tension transitoire (de l’anglais « Transient Voltage Suppression » ou TVS).
[0033] Le contact auxiliaire 132 est connecté au contacteur de puissance 118 pour s’ouvrir et se fermer avec le contacteur de puissance 118, et plus précisément pour s’ouvrir en avance et se fermer en retard par rapport au contacteur de puissance 118. La connexion entre le contact auxiliaire 132 et le contact de puissance 118 est de préférence uniquement mécanique.
[0034] Lorsque les éléments de la première ligne d’alimentation 114 présentent une chute de tension négligeable (comme dans l’exemple illustré, où le contacteur principal 118 présente une chute de tension très faible), la tension du dispositif de suppression de courant 134 est sensiblement égale à la chute de tension VAB entre les deux points A et B. En l’absence d’arc électrique série entre ces deux points A et B, la chute de tension VAB est principalement due à la chute de tension de la première ligne d’alimentation 114 entre les deux points A et B. Le seuil de déclenchement du dispositif de suppression de courant 134 est donc choisi supérieur à la chute de tension VAB attendue en fonctionnement normal, par exemple supérieur à au moins 5 V pour éviter les détections intempestives. Par exemple, le seuil de déclenchement et choisi égal ou bien inférieur à la somme de la chute de tension VAB attendue en fonctionnement normal et de la tension d’apparition d’un arc électrique série. Par exemple si la chute de tension attendue en fonctionnement normal est d’au plus 5 V et que la tension d’apparition d’un arc électrique série est de 17 V, leur somme fait 22 V. Ainsi, le seuil de déclenchement est de préférence choisi entre 5 V et 22 V, par exemple de 20 V. Avec les chutes de tension généralement constatées dans les lignes d’alimentations utilisées en aéronautique, le seuil de déclenchement de la varistance est de préférence d’au plus 30 V.
[0035] La résistance de retardement 136 vient limiter le courant passant dans la résistance d’initialisation 126 et ralentit donc réchauffement de cette dernière. Cela permet d’éviter un déclenchement de l’interrupteur pyrotechnique 122 pour un arc électrique série transitoire qui disparait spontanément très rapidement après son apparition. Dans certains cas, en particulier lorsque le retard inhérent à la résistance d’initialisation 126 est jugé suffisant, la résistance de retardement 136 peut être omise.
[0036] En référence à la figure 2, un exemple de procédé 200 de fonctionnement de l’installation électrique 100 va à présent être décrit.
[0037] Le contacteur de puissance 118 est initialement ouvert, de même que le contact auxiliaire 132. Ainsi, la charge électrique 104 est déconnectée de la source électrique 102, de sorte que sa tension V est nulle et qu’aucun courant ne circule dans les lignes d’alimentation 114, 116. En outre, l’état ouvert du contact auxiliaire 132 empêche un déclenchement intempestif de l’interrupteur pyrotechnique 122. En effet, si le contact auxiliaire 132 n’était pas présent, la tension U présente entre les points A et B entraînerait la circulation d’un courant dans la branche 130 et donc en particulier dans la résistance d’initialisation 126 qui conduirait au déclenchement de l’interrupteur pyrotechnique 122.
[0038] Au cours d’une étape 202, le contacteur de puissance 118 est fermé. La source électrique 102 alimente électriquement la charge électrique 104 de sorte qu’un courant circule dans les lignes d’alimentation 114, 116.
[0039] Au cours d’une étape 204, après la fermeture du contacteur de puissance 118, le contact auxiliaire 132 se ferme.
[0040] En l’absence d’arc électrique série, la chute de tension sur la première ligne d’alimentation 114 est très faible. Plus précisément, la chute de tension du contacteur de puissance 118 est par exemple inférieure à 150 mV, la chute de tension du fusible 120 est par exemple inférieure à 150 mV et la chute de tension du câblage de la première ligne d’alimentation 114 entre les points A et B est par exemple inférieure à 5 V. Ainsi, il existe entre les points A et B une tension VAB de quelques volts au maximum, résultant principalement de la chute de tension dans la première ligne d’alimentation 114 entre les points A et B. En tout cas, la tension VAB est inférieure à la tension de déclenchement du dispositif de suppression de courant 134. Ce dernier est donc à l’état ouvert et empêche une circulation de courant dans la branche 128 et donc un déclenchement de l’interrupteur pyrotechnique 122.
[0041] Au cours d’une étape 206, un arc électrique série apparaît sur la première ligne d’alimentation 114, entre les points A et B. L’arc électrique série fait par exemple suite à une fonte du fusible 120 et apparaît à la place du fusible 120, comme illustré sur la figure 3. Alternativement, l’arc électrique série peut apparaître dans le contacteur de puissance 118 s’il est mal fermé. Par exemple, un espace peut subsister entre l’un des contacts fixes 118F et la palette mobile 118M, l’arc électrique série s’étendant alors dans cet espace, comme illustré sur la figure 4.
[0042] Comme cela est expliqué dans la thèse de André Thibault intitulée « Étude des mécanismes d’entretien et de propagation d’un arc électrique de court-circuit entre câbles endommagés dans les réseaux électriques d’aéronefs », disponible sur la plate-forme HAL avec l’identifiant tel-01804832, l’arc électrique série présente à son apparition une chute de tension de quelques volts, par exemple d’au moins 15 V à 20 V.
[0043] La chute de tension de l’arc électrique série vient s’ajouter à celle de la première ligne d’alimentation 114 entre les points A et B (les autres éléments présentant une chute de tension négligeable). En outre, au fur et à mesure que la longueur de l’arc électrique série augmente (par exemple, lorsque la matière en fusion du fusible tombe ou bien se désagrège), la chute de tension de l’arc électrique série peut augmenter, et donc également la chute de tension VAB entre les points A et B.
[0044] Au cours d’une étape 208, le dispositif 134 devient passant du fait que la chute de tension VAB entre les points A et B dépasse la tension de déclenchement du dispositif 134. Un courant s’écoule ainsi dans la branche 130 et en particulier dans la résistance d’initialisation 126 qui commence à s’échauffer. Ce courant augmente avec le temps du fait de l’augmentation de la chute de tension de l’arc électrique série. [0045] Au cours d’une étape 210, la chaleur dégagée par la résistance d’initialisation 126 devient suffisamment élevée pour déclencher l’interrupteur pyrotechnique 122 qui coupe la première ligne d’alimentation 114 et stoppe ainsi l’arc électrique série.
[0046] La suppression par l’interrupteur pyrotechnique 122 de l’arc électrique provenant d’un déclenchement du fusible 120, permet d’éviter de réinjecter de l’énergie dans le réseau (effet désigné en anglais « windmilling ») si l’interrupteur pyrotechnique 122 est localisé près de la charge électrique 104, en particulier de la machine électrique 110 de propulsion.
[0047] En particulier lorsque la longueur entre les points A et B n’est pas trop élevée, la varistance 132 pourrait être omise. En effet, dans ce cas, la chute de tension due à la longueur de ligne entre les points A et B devient faible, par exemple de quelques centaines de millivolts. Ainsi, la chute de tension VAB entre les points A et B, en l’absence d’arc électrique série, est faible, par exemple inférieure à 1 V. Cette chute de tension VAB crée certes un courant circulant dans la branche 130, mais trop faible pour déclencher l’interrupteur pyrotechnique 122. En revanche, en cas d’apparition d’un arc électrique série entre les points A et B, la chute de tension VAB devient élevée, et le courant résultant dans la branche 130 conduit au déclenchement de l’interrupteur pyrotechnique 122.
[0048] En conclusion, on notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
[0049] Par exemple, l’ouverture de la première ligne d’alimentation 114 pour supprimer l’arc série pourrait être réalisée, par exemple à la place ou bien en complément du déclenchement de l’interrupteur pyrotechnique 122, en ouvrant le contacteur de puissance 118.
[0050] En outre, le dispositif 134 de suppression de courant pourrait être réalisé par un système de mesure électronique, à la place de la varistance ou du TVS.
[0051] En outre, le contact auxiliaire 132 pourrait être un dispositif de commutation électronique ou bien électromécanique.
[0052] Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

Claims

Revendications
[1] Installation électrique (100) d’un aéronef, comportant : une source électrique (102) ; une charge électrique (104) ; des première et deuxième lignes d’alimentation (114, 116) connectant la charge électrique (104) à la source électrique (102) pour alimenter électriquement la charge électrique (104) ; et un contacteur de puissance (1 18) situé sur la première ligne d’alimentation (114) ; caractérisée en ce qu’elle comporte en outre : une branche (130) parallèle à la première ligne d’alimentation (114), connectée entre deux points (A, B) de la première ligne d’alimentation (114), ces deux points (A, B) entourant le contacteur de puissance (118) ; sur cette branche (130), un contact auxiliaire (132) connecté au contacteur de puissance (118) pour s’ouvrir en avance et se fermer en retard par rapport au contacteur de puissance (1 18) ; et un dispositif d’ouverture, en fonction d’un courant circulant dans la branche (130), de l’une des lignes d’alimentation (114, 116).
[2] Installation électrique (100) selon la revendication 1 , dans laquelle le dispositif d’ouverture comporte un interrupteur pyrotechnique (122) situé sur l’une des lignes d’alimentation (1 14), l’interrupteur pyrotechnique (122) comportant une résistance (126) située sur la branche (130), en série avec le contact auxiliaire (132).
[3] Installation électrique (100) selon la revendication 2, dans laquelle l’interrupteur pyrotechnique (122) est conçu pour couper la première ligne d’alimentation (114,
116) en dehors des deux points (A, B).
[4] Installation électrique (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le contact auxiliaire (132) est conçu pour se fermer en retard par rapport au contacteur de puissance (118).
[5] Installation électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le dispositif d’ouverture comporte un contacteur de puissance (118) situé sur la première ligne électrique (114) ou bien sur la deuxième ligne électrique (116).
[6] Installation électrique (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comportant en outre une résistance de temporisation (136) située sur la branche (130), en série avec le contact auxiliaire (132).
[7] Installation électrique (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le dispositif de détection (126) comporte en outre un dispositif (134) de suppression de courant dans la branche (130), situé sur la branche (130) en série avec le contact auxiliaire (132) et conçu pour empêcher une circulation de courant dans la branche (130) lorsqu’il présente une tension inférieure à un certain seuil de déclenchement et pour permettre la circulation de courant lorsque la tension est supérieure à ce seuil de déclenchement.
[8] Installation électrique (100) selon la revendication 7, dans laquelle le seuil de déclenchement est inférieur à une tension (U) que la source électrique (102) est conçue pour fournir.
[9] Installation électrique (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle la charge électrique (104) comporte une machine électrique (110) d’entraînement d’une soufflante (112) de l’aéronef.
[10] Aéronef comportant une installation électrique (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.
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