EP4672289A1 - Dispositif et procédé de commutation électrique - Google Patents

Dispositif et procédé de commutation électrique

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Publication number
EP4672289A1
EP4672289A1 EP25184782.8A EP25184782A EP4672289A1 EP 4672289 A1 EP4672289 A1 EP 4672289A1 EP 25184782 A EP25184782 A EP 25184782A EP 4672289 A1 EP4672289 A1 EP 4672289A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switching device
electrical
state
switch
control module
Prior art date
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Pending
Application number
EP25184782.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Eric Domejean
Emmanuel FRANGIN
Luc Meysenc
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.)
Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries 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 Schneider Electric Industries SAS filed Critical Schneider Electric Industries SAS
Publication of EP4672289A1 publication Critical patent/EP4672289A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/548—Electromechanical and static switch connected in series
    • 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
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/123—Automatic release mechanisms with or without manual release using a solid-state trip unit
    • 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
    • H01H2071/046—Means for indicating condition of the switching device exclusively by position of operating part, e.g. with additional labels or marks but no other movable indicators
    • 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
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/123—Automatic release mechanisms with or without manual release using a solid-state trip unit
    • H01H2071/124—Automatic release mechanisms with or without manual release using a solid-state trip unit with a hybrid structure, the solid state trip device being combined with a thermal or a electromagnetic trip

Definitions

  • the present invention relates to an electrical switching device configured to be connected between an electrical source and a load. It also relates to an associated electrical switching method.
  • such an electrical switching device allows the passage of an electric current between the source and the load in the absence of a fault, and prevents the passage of current on command or in the event of an electrical fault, for example an overcurrent or a short circuit.
  • MOSFETs Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors
  • MOSFETs Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors
  • JFETs for "Junction Field Effect Transistor" are less expensive than MOSFETs and exhibit less conduction loss per equivalent active area, especially for a voltage up to 1.2kV.
  • a JFET transistor which has three electrodes, is known to have a control electrode, also called the gate, conventionally denoted G, and two main electrodes conventionally called the drain (denoted D) and the source (denoted S).
  • a JFET transistor is conducting by default ("ON") in its resting state, that is to say When a voltage close to zero is applied to its control electrode, an electric current may flow through the transistor as soon as the main switch is closed, even if there is an electrical fault in the electrical installation that includes the source and load between which the electrical switching device is connected. This danger is particularly present when the electrical current source is an electrical distribution network. In the event of an electrical fault, especially an overcurrent, the JFET transistor may be damaged before the control module detects the fault and commands the JFET to turn on.
  • This risk is more generally present in the presence of a solid state breaker, which is in the on state by default, that is, when it is not powered.
  • the present invention aims to remedy the drawbacks of the prior art, by proposing an electrical switching device of the aforementioned type, comprising a semiconductor switch which is conducting by default, with protection of the semiconductor switch against the risk of damage explained above.
  • placing the switching device in an intermediate state, in which the main switch is in the open position, the secondary switch is closed and allows an electric current to flow to the power supply unit, and the control module is implemented to command a transition of the solid-state switch from the conducting ("ON") state to the blocked ("OFF") state, ensures that the The solid-state switch is in a blocked state before the main switch closes. Therefore, in the event of an electrical fault, the solid-state switch is not damaged because it is in a blocked state.
  • the electrical switching device comprises one or more of the following features, taken individually or in all technically possible combinations.
  • the control assembly includes a monostable electromechanical relay, comprising a coil and configured to keep the main switch closed when the coil is energized.
  • the control assembly includes a bistable mechanical component, controlled by an electric actuator.
  • the electric actuator is a motor or a coil.
  • the control assembly further includes an electromechanical actuator with a mechanical holding element, configured to hold the bistable mechanical element in the open position when the electromechanical actuator is powered.
  • the electrical switching device further includes a position sensor, connected between the bistable mechanical element and the control module, and configured to transmit position information from the bistable mechanical element to the control module.
  • the control assembly includes a bistable mechanical component, controlled by a mechanical link to the lever, for example achieved by a connecting rod.
  • the electrical switching device further includes an electromechanical actuator comprising a mechanical holding element associated with a no-voltage type coil, the mechanical holding element being configured to keep the bistable mechanical element open as long as said no-voltage coil is not energized.
  • the control assembly further comprises a first electromechanical coil actuator, configured to keep the bistable mechanical element open as long as said coil is energized, and a second electromechanical actuator, the second electromechanical actuator being configured to block the main switch in the open position and release the block of the main switch on command from the control module.
  • Each of the said first electromechanical actuator and second electromechanical actuator is a monostable electromechanical actuator.
  • the electrical switching device is integrated into a housing, which includes a marking of an intermediate position of the handle between the disarmed position and the armed position.
  • the invention also relates to an electrical switching method implemented by an electrical switching device as briefly described above.
  • the method includes, when the electrical switching device is in the closed state, following detection of an actuation of the handle towards the disarmed position, a command by the control module to move the solid-state switch to the blocked state and then to open the main switch.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a switching device 2 according to the invention, several envisaged embodiments of such a device being described subsequently with reference to figures 2 to 5 .
  • FIG. 1 This schematically illustrates an electrical installation 1 comprising an electrical switching device 2 configured to be connected between an electrical source 4, configured to supply electrical energy, and a load 6 consuming electrical energy, via one or more electrical conductors 8, comprising, for example, one or more phase conductors and a neutral conductor.
  • the electrical source 4 is, for example, an electrical generator, a transformer, or an electrical network, such as a mains power grid.
  • the load 6 is a device consuming electricity, such as a household electrical appliance, industrial equipment like an electric motor, or a server.
  • the electric current supplied by source 4 is an alternating current, or alternatively, a direct current.
  • the electrical switching device 2 also called a circuit breaker, is adapted to switch either into an open state in which a main switch is open, the electrical source and the load being electrically isolated, or into a closed state in which the main switch is closed, allowing the flow of electric current between the source and the load.
  • the electrical switching device 2 can be controlled manually by a user via a lever 10, or controlled by automatic triggering in the event of an electrical fault, an electrical fault being for example an overcurrent or a lack of electrical supply voltage.
  • an electrical switching device 2 comprises a housing (not shown), with electrical and mechanical components of the switching device 2 arranged inside the housing.
  • the lever 10 is, for example, positioned on one face of the housing (not shown) containing the switching device 2, accessible by a user, and is adapted to pivot around an axis (not shown), between a first position P1 and a second position P2, also called the disarmed position P1 and the armed position P2.
  • a first position P1 and a second position P2 also called the disarmed position P1 and the armed position P2.
  • the disarmed position P1 the passage of electric current between the source 4 and the load 6 is blocked.
  • armed position P2 the passage of electric current between source 4 and load 6 is permitted.
  • the switching device 2 includes a main switch 12 (or disconnector) connected between the source 4 and the load 6, having contacts 12a, 12b.
  • the switching device 2 further includes a semiconductor switch 14, which is a normally ON switch by default, or in other words, switching to the resting state.
  • switch 14 is a JFET (Junction Field Effect Transistor).
  • a JFET has three electrodes: a control electrode, also called the gate, conventionally denoted G, and two main electrodes, conventionally called the drain (D) and source (S). Switching is controlled by applying a voltage to the control electrode G (i.e., the gate) of the transistor.
  • G control electrode
  • D drain
  • S source
  • Switching is controlled by applying a voltage to the control electrode G (i.e., the gate) of the transistor.
  • a JFET is conducting in its quiescent state, that is, when a voltage approximately equal to zero is applied to its control electrode.
  • the switch 14 is controlled in the passing or blocked position depending on the use of the electrical installation 1.
  • the switching device 2 also includes a control module 16 and a power supply unit 18 for the control module 16.
  • the control module 16 is configured, in particular, to detect the presence of an electrical fault, such as an overcurrent or short circuit, and to trigger a tripping of the switching device 2, interrupting the flow of electrical current between the source and the load. Thus, the installation 1 is protected in the event of an electrical fault, for example, if the load 6 is over-consuming.
  • the control module 16 is further configured to control the solid-state switch 14.
  • Control module 16 is, for example, a microcontroller or a hardwired logic unit.
  • the switching device 2 further includes a current sensor 24 configured to measure a current at the output of the solid-state switch 14, this current sensor 24 being connected to the controlled module 16, and a position sensor 26, configured to detect the switching of the joystick 10 between the first position P1 and the second position P2 and vice versa.
  • the current sensor 24 is configured to transmit current measurements to the control module 16, the control module 16 being then configured to monitor the state of the solid-state switch 14, based on the current measurements received, in particular to determine whether the solid-state switch 14 is conducting or blocked.
  • Position sensor 26 allows, in particular, the detection of a switch of the joystick from the second position P2 to the first position P1.
  • the switching device 2 further includes a secondary switch 20, connected between the source 4 and the power supply unit 18, which can be controlled directly by the lever 10: when the lever is in the disarmed position P1, the secondary switch 20 is open, the current flow between the source 4 and the power supply unit 18 is blocked; when the lever is in the armed position P2, the electric current flows between the source 4 and the power supply unit 18.
  • a secondary switch 20 connected between the source 4 and the power supply unit 18, which can be controlled directly by the lever 10: when the lever is in the disarmed position P1, the secondary switch 20 is open, the current flow between the source 4 and the power supply unit 18 is blocked; when the lever is in the armed position P2, the electric current flows between the source 4 and the power supply unit 18.
  • the power supply unit 18 powers the control module 16.
  • the switching device 2 includes a control assembly 22 configured to actuate the main switch 12.
  • a control assembly 22 configured to actuate the main switch 12.
  • the switching device 2 is configured to be put, temporarily, into an intermediate state in which the main switch 12 is in the open configuration, the secondary switch 20 is closed and the solid-state switch 14 is blocked (not conducting).
  • the switching device 2 is configured to switch from the open state to the intermediate state, and then to the closed state, upon actuation of the lever 10 to switch from the disarmed position to the armed position.
  • the switching device 2 includes a status indicator 25, for example a colored indicator, such as a light-emitting diode, located on the surface of the housing of the switching device 2, and controlled by the control module 16 to indicate the state of the device by displaying distinct colors corresponding to various states, flashing, etc.
  • a status indicator 25 is only shown in the figure 1 , it being understood that such an indicator is compatible with each of the embodiments described.
  • the semiconductor switch 14 is protected from possible damage in the event of an electrical fault, thanks to the passage through the intermediate state, checks for absence of electrical fault being carried out by the control module 16 before returning the semiconductor switch 14 to the conducting state.
  • control module 16 is configured to check for the absence of electrical faults before the activation of the control assembly 22.
  • the activation of the control assembly 22 is carried out after the solid-state switch 14 is commanded to the blocked state.
  • the semiconductor switch 14 is protected from possible damage.
  • control assembly 22 includes a monostable electromechanical relay 28, comprising a coil 30 and an internal switch 32.
  • an electromechanical relay is said to be monostable or monostable when the supply of the coil causes a commutation of the contacts of the switch, the return to the initial state occurs when the coil is no longer supplied.
  • the internal switch 32 is closed when energized, and the closing of the internal switch 32 allows power to be supplied to the coil 30, the closing of The main switch 12.
  • the main switch 12 is held in the closed position as long as the coil 30 is energized. An opening of the internal switch 32 therefore causes the main switch 12 to open.
  • the coil 30 of the monostable relay 28 must be energized in order to keep the main switch closed.
  • the control assembly 22 comprises a bistable mechanical element 34, and an actuator 36 for the bistable mechanical element.
  • the actuator 36 is, for example, an electric motor connected to the bistable mechanical element 34.
  • actuator 36 is a coil actuator.
  • An electromechanical relay is known to be bistable, or bistable in operation, when the coil is energized.
  • the contacts switch, and the state remains unchanged when the coil is de-energized; a mechanical system prevents the return to its initial state.
  • the coil is energized again to unblock the mechanism, sometimes by reversing the polarity of the power supply.
  • the control assembly 22 further includes an electromechanical actuator 38, which is an electromechanical triggering actuator, configured to trigger the operation of the bistable mechanical element 34.
  • the electromechanical actuator 38 is a monostable electromechanical relay comprising a mechanical retaining element (for example, a lug) that holds the bistable mechanical element 34 in the closed position.
  • the mechanical retaining element is associated with a coil that is controlled by the control module 16 to cause a displacement of the mechanical retaining element, thereby releasing the lug and opening the bistable mechanical element 34.
  • the electromechanical actuator 38 has a role as an electromechanical triggering actuator; it triggers the operation of the bistable mechanical element by releasing the retaining lug of the bistable mechanical element.
  • the switching device 2 includes, in addition to the first position sensor 26, a second position sensor 40 configured to detect the position of the bistable mechanical element 34 and to transmit the captured position information to the control module 16.
  • the bistable mechanical element 34 On command from control module 16, the bistable mechanical element 34 is opened, the electromechanical actuator 38 is released, causing the main switch 12 to open.
  • the mechanical link 50 is for example achieved by connecting rods.
  • the bistable mechanical element 34 is held in the open position by the electromechanical actuator 44 as long as the coil of the electromechanical actuator 44 is not energized.
  • the electromechanical actuator 44 is controlled by the control module 16, when the latter is energized, to move the mechanical holding element and consequently allow the bistable mechanical element 34 and the main switch 12 to close.
  • the electromechanical actuator 44 prevents the switching device, or more precisely the bistable mechanical element, from being operated by keeping the trigger latch unlocked as long as the switching in Safety is not guaranteed. In case of voltage loss, the actuator triggers the opening command of the bistable mechanical element 34.
  • control assembly 22 comprises a bistable mechanical element 34, which is controlled via a mechanical linkage 50 by manual actuation of the handle 10 comprising a first electromechanical actuator 46, similar to the electromechanical triggering actuator 38 described above, and a second electromechanical actuator 48, which is an electromechanical holding actuator.
  • the electromechanical holding actuator 48 locks the main switch 12 in the open position, and releases this lock upon command from the control module 16.
  • the first electromechanical actuator 46 has a role as an electromechanical triggering actuator; it triggers the operation of the bistable mechanical element by releasing the retaining lug of the bistable mechanical element.
  • the second electromechanical actuator 48 is an electromechanical actuator for holding the main contact in the open position. It allows the main contacts to close when safe switching is guaranteed.
  • the first electromechanical actuator 46 and the second electromechanical actuator 48 are preferably monostable electromechanical actuators, which may be identical.
  • FIG. 6 is a synoptic diagram of the main steps implemented by a switching device as described above for the transition from the open state, noted EO, to the closed state, noted EF, temporarily passing through the intermediate state Ei.
  • the secondary switch moves from the open position to the closed position, which triggers the transition to the intermediate state Ei.
  • the transition to intermediate state 75 involves several steps.
  • the process then involves a wait 74 for the power supply unit 18 to be switched on, following the closing of the secondary switch 20.
  • control module 16 sends a command (step 76) to switch the solid-state switch 14 to the blocked state.
  • a check of the state of the installation and the possible presence of a fault is carried out by the control module 16 (step 78).
  • the verification of the state includes a self-check ("autocheck”), including the possible implementation of the disjunction function.
  • autocheck a self-check
  • the switching device 2 In the presence of a fault, the switching device 2 is put back into standby mode (return to step 74).
  • a closure of the main switch 12 is commanded (step 80), and the switching device then goes to the closed state EF.
  • the solid-state switch 14 can then be controlled in the on or blocked state according to the needs of the installation.
  • step 80 is carried out during the manual actuation of the lever 10, and includes, following the response "yes" in step 78, an activation command of the electromechanical actuator 44.
  • the electromechanical actuator 44 releases the blockage of the bistable mechanical element 34.
  • step 80 is carried out during the manual actuation of the lever 10, and includes, following the "yes" response in step 78, a command to unlock the second electromechanical actuator 48.
  • FIG. 7 is a synoptic diagram of the main steps implemented by a switching device for the transition from the closed state EF to the open state, noted EO, following a user command.
  • step 82 When the actuation of the lever 10 to move from the armed position to the disarmed position is detected (step 82), using the position sensor 26, the control module 16 carries out (step 84) the command to move the solid-state switch to the blocked state.
  • the secondary switch 20 is opened following the actuation of the lever 10, which results in the power supply unit 18 being switched off.
  • the main switch 12 is open, the switching device then goes to the open state EO.
  • control module 16 performs the command of the electromechanical actuator 38 for an opening of the bistable mechanical element 34.
  • the switching device 2 in the event of loss of electrical power when the switching device is in the closed state EF, the switching device 2 is configured to go to the intermediate state while waiting for a restoration of electrical power, ensuring that the solid-state switch 14 is put in the blocked state before performing a fault-free check and returning the switching device to the closed state.
  • the proposed switching device includes a semiconductor switch, which is conducting by default and protected against possible damage by a blocked state and verification of the absence of an electrical fault before returning to the conducting state.

Landscapes

  • Keying Circuit Devices (AREA)
  • Mechanisms For Operating Contacts (AREA)

Abstract

Ce dispositif de commutation comporte un interrupteur principal (12), un commutateur à semi-conducteurs (14) qui est dans un état passant par défaut, une manette (10), un module de contrôle (16) et une unité d'alimentation électrique (18) associée. Il comporte également un interrupteur secondaire (20), connecté à l'unité d'alimentation électrique (18) et commandable par la manette, et un ensemble de commande (22) de l'interrupteur principal, tels que lorsque la manette est déplacée vers la position armée, le dispositif de commutation électrique est temporairement mis dans un état intermédiaire dans lequel l'interrupteur principal (12) est ouvert, l'interrupteur secondaire (20) est fermé et laisse passer un courant électrique vers l'unité d'alimentation électrique, le module de contrôle commande une ouverture du commutateur à semi-conducteurs (14), le passage de l'état intermédiaire à l'état de fermeture étant effectué par actionnement de l'ensemble de commande (22) après vérification d'absence de défaut électrique par le module de contrôle.

Description

  • La présente invention concerne un dispositif de commutation électrique configuré pour être connecté entre une source électrique et une charge. Elle concerne également un procédé de commutation électrique associé.
  • On connaît un dispositif de commutation électrique configuré pour être connecté entre une source électrique et une charge électrique du type comportant :
    • un interrupteur principal,
    • un commutateur à semi-conducteurs qui est dans un état passant par défaut,
    • une manette configurée pour être basculée manuellement entre une position désarmée et une position armée,
    • un module de contrôle et une unité d'alimentation électrique dudit module de contrôle, connecté entre la source et la charge, le module de contrôle étant configuré pour détecter un défaut électrique lorsqu'il est alimenté par l'unité d'alimentation électrique,
    • le dispositif de commutation étant configuré pour basculer : dans un état d'ouverture dans lequel l'interrupteur principal est ouvert, la source électrique et la charge sont isolées, et le commutateur à semi-conducteurs est à l'état passant ; dans un état de fermeture dans lequel l'interrupteur principal est fermé permettant une circulation de courant électrique entre la source et la charge.
  • Ainsi, un tel dispositif de commutation électrique permet d'autoriser le passage d'un courant électrique entre la source et la charge en l'absence de défaut, et d'empêcher le passage de courant sur commande ou en cas de survenue d'un défaut électrique, par exemple une surintensité ou un court-circuit.
  • On connaît notamment des dispositifs de commutation électrique comprenant un ou plusieurs commutateurs à semi-conducteurs, par exemple transistors à effet de champ de type MOSFET (pour Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), qui sont des transistors à effet de champ à grille isolée. Cependant, les transistors MOSFET sont relativement coûteux et fragiles.
  • Les transistors à effet de champ à jonction ou JFET (pour « Junction Field Effect Transistor ») sont moins coûteux que les transistors MOSFET et présentent moins de pertes de conduction à aire active équivalente, notamment pour une tension jusqu'à 1,2kV.
  • De manière connue, un transistor de type JFET, qui comporte trois électrodes, respectivement une électrode de commande, également appelée grille, classiquement notée G, et deux électrodes principales classiquement appelées drain (notée D) et source (notée S). Un transistor JFET est passant par défaut («ON »), à l'état de repos, c'est-à-dire lorsqu'une tension sensiblement égale à zéro est appliquée sur son électrode de commande. Ainsi, si un tel transistor est utilisé dans un dispositif de commutation, un courant électrique est susceptible de circuler dans le transistor dès la fermeture de l'interrupteur principal, même en présence d'un défaut électrique dans l'installation électrique comprenant la source et la charge entre lesquelles le dispositif de commutation électrique est connecté. Ce danger est plus particulièrement présent dans le cas où la source de courant électrique est un réseau de distribution électrique. En cas de présence d'un défaut électrique, et notamment d'une surintensité, le transistor JFET risque d'être endommagé avant que le module de contrôle détecte la présence de défaut électrique et commande l'ouverture du transistor JFET.
  • Ce risque est présent plus généralement en présence d'un commutateur à semi-conducteurs, en anglais « Solid State Breaker », qui est à l'état passant par défaut, c'est-à-dire lorsqu'il n'est pas alimenté.
  • La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients de l'état de la technique, en proposant un dispositif de commutation électrique du type précité, comportant un commutateur à semi-conducteurs qui est passant par défaut, avec une protection du commutateur à semi-conducteurs vis-à-vis du risque d'endommagement explicité ci-dessus.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de commutation électrique du type précité, comportant en outre :
    • un interrupteur secondaire, connecté à l'unité d'alimentation électrique et commandable par ladite manette, et un ensemble de commande de l'interrupteur principal, agencés de sorte que lorsque la manette est déplacée de la position désarmée vers la position armée, le dispositif de commutation électrique est temporairement mis dans un état intermédiaire dans lequel l'interrupteur principal est ouvert, l'interrupteur secondaire est fermé et laisse passer un courant électrique vers l'unité d'alimentation électrique, le module de contrôle est mis en œuvre pour commander un passage du commutateur à semi-conducteurs de l'état passant à l'état bloqué, le dispositif de commutation électrique étant configuré pour passer de l'état intermédiaire à l'état de fermeture par actionnement de l'ensemble de commande pour fermer l'interrupteur principal après vérification d'absence de défaut électrique par le module de contrôle.
  • Avantageusement, la mise du dispositif de commutation dans un état intermédiaire, dans lequel l'interrupteur principal est en configuration d'ouverture, l'interrupteur secondaire est fermé et laisse passer un courant électrique vers l'unité d'alimentation électrique, le module de contrôle est mis en œuvre pour commander un passage du commutateur à semi-conducteurs de l'état passant (« ON ») à l'état bloqué (« OFF »), permet d'assurer que le commutateur à semi-conducteurs est à l'état bloqué avant la fermeture de l'interrupteur principal. Ainsi, en cas de présence d'un défaut électrique, le commutateur à semi-conducteurs n'est pas endommagé car il est à l'état bloqué.
  • Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le dispositif de commutation électrique comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles.
  • L'ensemble de commande comporte un relais électromécanique monostable, comportant une bobine et configuré pour maintenir l'interrupteur principal fermé lorsque la bobine est alimentée.
  • L'ensemble de commande comporte un organe mécanique bistable, commandé par un actionneur électrique.
  • L'actionneur électrique est un moteur ou une bobine.
  • L'ensemble de commande comporte en outre un actionneur électromécanique comportant un organe de maintien mécanique, configuré pour maintenir l'organe mécanique bistable en position ouverte lorsque l'actionneur électromécanique est alimenté.
  • Le dispositif de commutation électrique comporte en outre un capteur de position, connecté entre l'organe mécanique bistable et le module de contrôle, et configuré pour transmettre une information de position de l'organe mécanique bistable au module de contrôle.
  • L'ensemble de commande comporte un organe mécanique bistable, commandé par une liaison mécanique à la manette, par exemple réalisée par embiellage.
  • Le dispositif de commutation électrique comporte en outre un actionneur électromécanique comportant un organe de maintien mécanique associé à une bobine de type à manque de tension, l'organe de maintien mécanique étant configuré pour maintenir l'organe mécanique bistable ouvert tant que ladite bobine à manque de tension n'est pas alimentée.
  • L'ensemble de commande comporte en outre un premier actionneur électromécanique à bobine, configuré pour maintenir l'organe mécanique bistable ouvert tant que ladite bobine est alimentée, et un deuxième actionneur électromécanique, le deuxième actionneur électromécanique étant configuré pour bloquer l'interrupteur principal en position d'ouverture et relâcher le blocage de l'interrupteur principal sur commande du module de contrôle.
  • Chacun desdits premier actionneur électromécanique et deuxième actionneur électromécanique est un actionneur électromécanique monostable.
  • Dispositif de commutation électrique, est intégré dans un boîtier, comportant un marquage d'une position intermédiaire de la manette entre la position désarmée et la position armée.
  • L'invention concerne également un procédé de commutation électrique mis en œuvre par un dispositif de commutation électrique tel que brièvement décrit ci-dessus.
  • Ce procédé comporte, lorsque le dispositif de commutation électrique est en état d'ouverture, des étapes de:
    • fermeture de l'interrupteur secondaire suite à un actionnement de la manette vers la position armée,
    • mise sous tension de l'unité d'alimentation électrique du module de contrôle,
    • commande par le module de contrôle d'un passage du commutateur à semi-conducteurs à l'état bloqué,
    • vérification par le module de contrôle d'une absence de défaut électrique,
    • en cas d'absence de détection de défaut électrique, commande de fermeture de l'interrupteur principal puis du commutateur à semi-conducteurs à l'état passant.
  • Selon une mise en œuvre, le procédé comporte, lorsque le dispositif de commutation électrique est en état de fermeture, suite à une détection d'un actionnement de la manette vers la position désarmée, une commande par le module de contrôle d'un passage du commutateur à semi-conducteurs à l'état bloqué puis ouverture de l'interrupteur principal.
  • L'invention apparaîtra plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins dans lesquels :
    • la figure 1 est une représentation schématique des principaux blocs fonctionnels d'un dispositif de commutation électrique selon l'invention ;
    • la figure 2 représente schématiquement un dispositif de commutation électrique selon un premier mode de réalisation ;
    • la figure 3 représente schématiquement un dispositif de commutation électrique selon un deuxième mode de réalisation ;
    • la figure 4 représente schématiquement un dispositif de commutation électrique selon un troisième mode de réalisation ;
    • la figure 5 représente schématiquement un dispositif de commutation électrique selon un quatrième mode de réalisation ;
    • la figure 6 est un synoptique des étapes d'un procédé mis en œuvre par un dispositif de commutation selon l'invention pour passer d'un état d'ouverture à un état de fermeture ;
    • la figure 7 est un synoptique des étapes d'un procédé mis en œuvre par un dispositif de commutation selon l'invention pour passer d'un état de fermeture à un état d'ouverture.
  • La figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de commutation 2 selon l'invention, plusieurs modes de réalisation envisagés d'un tel dispositif étant décrits ensuite en référence aux figures 2 à 5.
  • Dans ces figures, seuls des blocs correspondant aux éléments ayant une fonction dans le cadre de l'invention sont décrits. Les numéros de référence correspondant à des mêmes éléments sont repris dans les diverses figures.
  • De plus, dans les figures 1 à 5, les liaisons électriques apparaissent en traits fins et les liaisons mécaniques en traits gras.
  • La figure 1 illustre schématiquement une installation électrique 1 comportant un dispositif de commutation électrique 2 configuré pour être connecté entre une source 4 électrique, configurée pour fournir une énergie électrique, et une charge 6 consommatrice d'énergie électrique, via un ou plusieurs conducteurs électriques 8, comportant par exemple un ou plusieurs conducteurs de phase et un conducteur de neutre. La source électrique 4 est, par exemple, un générateur électrique, un transformateur ou un réseau électrique, par exemple un réseau électrique de secteur. La charge 6 est un appareil consommant de l'électricité, comme un appareil électrique domestique, un équipement industriel comme un moteur électrique, ou encore un serveur.
  • Le courant électrique fourni par la source 4 est un courant alternatif, ou en variante, un courant continu.
  • Le dispositif de commutation électrique 2, également appelés disjoncteur, est adapté pour basculer soit dans un état d'ouverture dans lequel un interrupteur principal est ouvert, la source électrique et la charge étant alors électriquement isolées, soit dans un état de fermeture dans lequel l'interrupteur principal est fermé, une circulation de courant électrique entre la source et la charge est permise.
  • Le dispositif de commutation électrique 2 peut être commandé manuellement par un utilisateur via une manette 10, soit commandé par déclenchement automatique en cas de présence d'un défaut électrique, un défaut électrique étant par exemple une surintensité ou un manque de tension d'alimentation électrique.
  • De manière classique, un dispositif de commutation électrique 2 comporte un boîtier (non représenté), des composants électriques et mécaniques du dispositif de commutation 2 étant agencés à l'intérieur du boîtier.
  • La manette 10 est par exemple positionnée sur une face du boîtier (non représenté) contenant le dispositif de commutation 2, accessible par un utilisateur, et est adaptée pour pivoter autour d'un axe (non représenté), entre une première position P1 et une deuxième position P2, également appelées position désarmée P1 et position armée P2. En position désarmée P1, le passage de courant électrique entre la source 4 et la charge 6 est bloqué. En position armée P2, le passage de courant électrique entre la source 4 et la charge 6 est autorisé.
  • Le dispositif de commutation 2 comporte un interrupteur principal 12 (ou sectionneur) connecté entre la source 4 et la chargé 6, comportant des contacts 12a, 12b.
  • Lorsque les contacts sont séparés, comme montré dans la figure 1, l'interrupteur 12 est dit ouvert, la circulation de courant électrique est bloquée. Lorsque les contacts 12a, 12b sont joints, l'interrupteur 12 est dit fermé, la circulation de courant électrique est autorisée.
  • Le dispositif de commutation 2 comporte en outre un commutateur à semi-conducteurs 14, qui est un commutateur à l'état passant par défaut (en anglais « normally ON ») ou, en d'autres termes, passant à l'état de repos.
  • Par exemple, le commutateur 14 est un transistor de type JFET (pour « Junction Field Effect Transistor »). De manière connue, un transistor de ce type comporte trois électrodes, respectivement une électrode de commande, également appelée grille, classiquement notée G, et deux électrodes principales classiquement appelées drain D et source S. La commutation est commandée par application d'une tension sur l'électrode de commande G (i.e. la grille) du transistor. Un transistor JFET est passant à l'état de repos, c'est-à-dire lorsqu'une tension sensiblement égale à zéro est appliquée sur son électrode de commande.
  • Lorsque le dispositif de commutation 2 est à l'état fermé, le commutateur 14 est commandé en position passante ou bloquée selon l'utilisation de l'installation électrique 1.
  • Le dispositif de commutation 2 comporte également un module de contrôle 16 et une unité d'alimentation électrique 18 du module de contrôle 16, le module de contrôle 16 étant notamment configuré pour détecter une éventuelle présence d'un défaut électrique, notamment d'une surintensité ou d'un court-circuit, et pour déclencher un basculement du dispositif de commutation 2 en position d'ouverture ou disjonction (en anglais « tripping »), et une coupure de la circulation de courant électrique entre la source et la charge. Ainsi, l'installation 1 est protégée en cas de survenue d'un défaut électrique, par exemple dans le cas où la charge 6 est en surconsommation. Le module de contrôle 16 est en outre configuré pour commander le commutateur à semi-conducteurs 14.
  • Le module de contrôle 16 est par exemple un microcontrôleur ou une unité de logique câblée.
  • Le dispositif de commutation 2 comporte en outre un capteur de courant 24 configuré pour mesurer un courant en sortie du commutateur à semi-conducteurs 14, ce capteur de courant 24 étant connecté au module de contrôlé 16, et un capteur de position 26, configuré pour détecter le basculement de la manette 10 entre la première position P1 et la deuxième position P2 et vice-versa.
  • Le capteur de courant 24 est configuré pour transmettre des mesures du courant au module de contrôle 16, le module de contrôle 16 étant configuré alors pour surveiller l'état du commutateur à semi-conducteurs 14, en fonction des mesures de courant reçues, notamment pour déterminer si le commutateur à semi-conducteurs 14 est passant ou bloqué.
  • Le capteur de position 26 permet notamment de détecter un basculement de la manette de la deuxième position P2 vers la première position P1.
  • Bien entendu, d'autres composants interviennent dans la réalisation de la fonction de disjonction, de manière connue, ces composants n'étant pas représentés dans les modes de réalisation décrit.
  • Avantageusement, le dispositif de commutation 2 comporte en outre un interrupteur secondaire 20, connecté entre la source 4 et l'unité d'alimentation électrique 18, commandable directement par la manette 10 : lorsque la manette est en position désarmée P1, l'interrupteur secondaire 20 est ouvert, le passage de courant entre la source 4 et l'unité d'alimentation électrique 18 est bloqué ; lorsque la manette est en position armée P2, le courant électrique passe entre la source 4 et l'unité d'alimentation électrique 18.
  • Lorsque l'interrupteur secondaire 20 est fermé, l'unité d'alimentation électrique 18 alimente le module de contrôle 16.
  • En outre, le dispositif de commutation 2 comporte un ensemble de commande 22 configuré pour actionner l'interrupteur principal 12. Plusieurs modes de réalisation de l'ensemble de commande 22 sont décrits ci-après à titre d'exemple.
  • Avantageusement, le dispositif de commutation 2 est configuré être mis, temporairement, dans un état intermédiaire dans lequel l'interrupteur principal 12 est en configuration d'ouverture, l'interrupteur secondaire 20 est fermé et le commutateur à semi-conducteurs 14 est bloqué (non passant).
  • Ainsi, avantageusement, le dispositif de commutation 2 est configuré pour être mis dans l'un des trois états suivants :
    • un état d'ouverture EO (ou état « OFF ») dans lequel la manette 10 est en première position P1 (désarmée), l'interrupteur principal 12 et l'interrupteur secondaire 20 sont ouverts, l'unité d'alimentation électrique 18 n'est pas connectée à la source de courant, le commutateur à semi-conducteurs 14 est passant ;
    • un état de fermeture EF (ou état « ON ») dans lequel la manette 10 est en deuxième position P2 (armée), l'interrupteur principal 12 et l'interrupteur secondaire 20 sont fermés, l'unité d'alimentation électrique 18 est connectée à la source de courant, le commutateur à semi-conducteurs 14 est passant ou bloqué selon l'utilisation de l'installation 1 ;
    • l'état intermédiaire Ei (ou état « ready ») tel que décrit ci-dessus.
  • En particulier, le dispositif de commutation 2 est configuré pour passer de l'état d'ouverture à l'état intermédiaire, puis à l'état de fermeture, sur actionnement de la manette 10 pour passer de la position désarmée à la position armée.
  • Optionnellement, le dispositif de commutation 2 comporte un indicateur d'état 25, par exemple un indicateur coloré, par exemple une diode électroluminescente, disposé en surface du boîtier du dispositif de commutation 2, et commandé par le module de contrôle 16 pour indiquer l'état du dispositif, par affichage de couleurs distinctes correspondant à divers états, des clignotements etc. Cet indicateur d'état 25 est seulement représenté dans la figure 1, étant entendu qu'un tel indicateur est compatible avec chacun des modes de réalisation décrits.
  • Avantageusement, le commutateur à semi-conducteurs 14 est protégé d'un éventuel endommagement en présence éventuelle d'un défaut électrique, grâce au passage par l'état intermédiaire, des vérifications d'absence de défaut électrique étant effectuées par le module de contrôle 16 avant remise du commutateur à semi-conducteurs 14 à l'état passant.
  • Avantageusement, le module de contrôle 16 est configuré pour vérifier l'absence de défaut électrique avant l'activation de l'ensemble de commande 22. L'activation de l'ensemble de commande 22 est effectuée après la commande du commutateur à semi-conducteurs 14 à l'état bloqué.
  • Avantageusement, en cas de présence d'un défaut électrique, par exemple en présence d'une surintensité, le commutateur à semi-conducteurs 14 est protégé d'un éventuel endommagement.
  • Plusieurs modes de réalisation du dispositif de commutation 2 sont décrits ci-après en référence aux figures 2 à 4.
  • Dans un premier mode de réalisation, décrit en référence à la figure 2, l'ensemble de commande 22 comporte un relais électromécanique 28 monostable, comprenant une bobine 30 et un interrupteur interne 32.
  • De manière connue, un relais électromécanique est dit monostable ou à fonctionnement monostable lorsque l'alimentation de la bobine entraine une commutation des contacts de l'interrupteurs, le retour à l'état initial se fait quand la bobine n'est plus alimentée.
  • L'interrupteur interne 32 est fermé lorsqu'il est alimenté, et la fermeture de l'interrupteur interne 32 permet l'alimentation électrique de la bobine 30, la fermeture de l'interrupteur principal 12. L'interrupteur principal 12 est maintenu en position fermée tant que la bobine 30 est alimentée. Une ouverture de l'interrupteur interne 32 provoque par conséquent une ouverture de l'interrupteur principal 12.
  • Dans ce premier mode de réalisation, la bobine 30 du relais monostable 28 doit être alimentée afin de maintenir l'interrupteur principal fermé.
  • Dans un deuxième mode de réalisation, décrit en référence à la figure 3, l'ensemble de commande 22 comporte un organe mécanique bistable 34, et un actionneur 36 de l'organe mécanique bistable. L'actionneur 36 est par exemple un moteur électrique, connecté à l'organe mécanique bistable 34.
  • Selon une variante, l'actionneur 36 est un actionneur à bobine.
  • De manière connue, un relais électromécanique est dit bistable ou à fonctionnement bistable lorsque sur alimentation de la bobine, les contacts commutent et l'état ne change pas quand la bobine n'est plus alimentée, un système mécanique bloque le retour. Pour revenir à l'état initial, la bobine est à nouveau alimentée pour débloquer le mécanisme, dans certains cas en inversant la polarité de l'alimentation.
  • L'ensemble de commande 22 comporte en outre un actionneur électromécanique 38, qui est un actionneur électromécanique de déclenchement, configuré pour déclencher la manoeuvre de l'organe mécanique bistable 34.
  • Dans un mode de réalisation l'actionneur électromécanique 38 est un relais électromécanique monostable, qui comporte, un organe de maintien mécanique (par exemple un ergot) qui maintient l'organe mécanique bistable 34 en position fermée. L'organe de maintien mécanique est associé à une bobine qui est commandée par le module de contrôle 16 pour provoquer un déplacement de l'organe de maintien mécanique pour libérer l'ergot et provoquer une ouverture de l'organe mécanique bistable 34.
  • Ainsi, dans ce mode de réalisation, l'actionneur électromécanique 38 a un rôle d'actionneur électromécanique de déclenchement, il déclenche la manoeuvre de l'organe mécanique bistable en libérant l'ergot de maintien de l'organe mécanique bistable.
  • Dans ce deuxième mode de réalisation le dispositif de commutation 2 comporte, en plus du premier capteur de position 26, un deuxième capteur de position 40 configuré pour détecter la position de l'organe mécanique bistable 34 et pour transmettre l'information de position captée au module de contrôle 16.
  • Sur commande du module de contrôle 16, l'organe mécanique bistable 34 est ouvert, l'actionneur électromécanique 38 est relâché, entraînant l'ouverture de l'interrupteur principal 12.
  • Avantageusement, dans ce deuxième mode de réalisation, le maintien de l'interrupteur principal 12 en position fermée est réalisé sans consommation supplémentaire d'énergie.
  • Dans un troisième mode de réalisation, décrit en référence à la figure 4, l'ensemble de commande 22 comporte un organe mécanique 34 bistable, qui est commandé via une liaison mécanique 50 par actionnement manuel de la manette 10.
  • Dans ce troisième mode de réalisation, suite à une commande manuelle de l'utilisateur pour passer de la première position (position désarmée) P1 à la deuxième position P2 (position armée), le dispositif de commutation 2 passe dans l'état intermédiaire durant la course de la manette.
  • La liaison mécanique 50 est par exemple réalisée par embiellage.
  • Selon une variante optionnelle, une position intermédiaire Pint est également indiquée à l'utilisateur, par exemple par un marquage sur le boîtier du dispositif de commutation, permettant alors de marquer un arrêt temporaire dans la position intermédiaire Pint lors de l'actionnement manuel de la manette 10, permettant de mettre le dispositif de commutation 2 dans l'état intermédiaire avant de passer dans l'état de fermeture.
  • Dans ce troisième mode de réalisation, l'ensemble de commande 22 comporte un l'actionneur électromécanique 44, qui comporte, dans un mode de réalisation, un organe de maintien mécanique associé à un actionneur (e.g. une bobine) du type à manque de tension.
  • Dans un tel l'actionneur électromécanique 44, l'organe de maintien mécanique est en position de blocage tant que la bobine n'est pas alimentée. La bobine est commandée par le module de contrôle 16 pour relâcher l'organe de maintien mécanique. L'organe de maintien mécanique est par exemple un ergot, dont le positionnement est commandé par la bobine à manque de tension.
  • Ainsi, l'organe mécanique bistable 34 est maintenu en position ouverte par l'actionneur électromécanique 44 tant que la bobine de l'actionneur électromécanique 44 en position n'est pas alimentée. L'actionneur électromécanique 44 est commandé par le module de contrôle 16, lorsque celui-ci est alimenté, pour déplacer l'organe de maintien mécanique et par conséquent autoriser la fermeture de l'organe mécanique bistable 34, et de l'interrupteur principal 12.
  • En d'autres termes, l'actionneur électromécanique 44 empêche la manoeuvre du dispositif de commutation ou plus précisément de l'organe mécanique bistable en maintenant déverrouillé l'accrochage de déclenchement tant que la commutation en sécurité n'est pas garantie. En cas de perte de tension, l'actionneur déclenche la commande d'ouverture de l'organe mécanique bistable 34.
  • Dans un quatrième mode de réalisation, décrit en référence à la figure 5, le quatrième mode de réalisation étant une variante du troisième mode de réalisation, l'ensemble de commande 22 comporte un organe mécanique 34 bistable, qui est commandé via une liaison mécanique 50 par actionnement manuel de la manette 10 comportant un premier actionneur électromécanique 46, similaire à l'actionneur électromécanique de déclenchement 38 décrit ci-dessus, et un deuxième actionneur électromécanique 48, qui est un actionneur électromécanique de maintien . L'actionneur électromécanique de maintien48 bloque l'interrupteur principal 12 en position d'ouverture, et relâche ce blocage sur commande du module de contrôle 16.
  • Ainsi, dans ce mode de réalisation, le premier actionneur électromécanique 46 a un rôle d'actionneur électromécanique de déclenchement, il déclenche la manoeuvre de l'organe mécanique bistable en libérant l'ergot de maintien de l'organe mécanique bistable.
  • Le deuxième actionneur électromécanique 48 est un actionneur électromécanique de maintien du contact principal en position ouvert. Il permet la fermeture des contacts principaux quand la commutation en sécurité est garantie.
  • Le premier actionneur électromécanique 46 et le deuxième actionneur électromécanique 48 sont de préférence des actionneurs électromécaniques monostables, qui peuvent être identiques.
  • La figure 6 est un synoptique des principales étapes mises en œuvre par un dispositif de commutation tel que décrit ci-dessus pour le passage de l'état d'ouverture, noté EO, à l'état de fermeture noté EF, en passant temporairement par l'état intermédiaire Ei.
  • Sur actionnement manuel de la manette 10 de la position désarmée vers la position armée (étape 70), l'interrupteur secondaire passe de la position ouverte vers la position fermée, ce qui déclenche le passage vers l'état intermédiaire Ei.
  • Le passage à l'état intermédiaire 75 comprend plusieurs étapes.
  • Le procédé comporte alors une attente 74 de la mise sous tension de l'unité d'alimentation 18, suite à la fermeture de l'interrupteur secondaire 20.
  • Lorsque l'unité d'alimentation 18 est démarrée (réponse « oui » à l'étape 72), le module de contrôle 16 envoie une commande (étape 76) de passage du commutateur à semi-conducteurs 14 à l'état bloqué.
  • Une vérification de l'état de l'installation et de l'éventuelle présence d'un défaut est effectuée par la module de contrôle 16 (étape 78).
  • La vérification de l'était inclut une auto-vérification (« autocheck »), notamment l'éventuelle mise en œuvre de la fonction de disjonction.
  • En présence de défaut, le dispositif de commutation 2 est remis en attente (retour vers l'étape 74).
  • En l'absence de défaut (réponse oui à l'étape de vérification 78) une fermeture de l'interrupteur principal 12 est commandée (étape 80), et le dispositif de commutation passe alors à l'état de fermeture EF.
  • Le commutateur à semi-conducteurs 14 peut alors être commandé à l'état passant ou bloqué selon les besoins de l'installation.
  • Il est à noter que dans le troisième mode de réalisation, décrit en référence à la figure 4, l'étape 80 est effectuée durant l'actionnement manuel de la manette 10, et comprend, suite à la réponse « oui » à l'étape 78, une commande d'activation de l'actionneur électromécanique 44. En d'autres termes, sur commande, l'actionneur électromécanique 44 relâche le blocage de l'organe mécanique bistable 34.
  • Dans le quatrième mode de réalisation, décrit en référence à la figure 5, l'étape 80 est effectuée durant l'actionnement manuel de la manette 10, et comprend, suite à la réponse « oui » à l'étape 78, une commande de déblocage du deuxième actionneur électromécanique 48.
  • La figure 7 est un synoptique des principales étapes mises en œuvre par un dispositif de commutation pour le passage de l'état de fermeture EF à l'état d'ouverture, noté EO, suite à une commande de l'utilisateur.
  • Lorsque l'actionnement de la manette 10 pour passer de la position armée à la position désarmée est détecté (étape 82), en utilisant le capteur de position 26, le module de contrôle 16 effectue (étape 84) la commande du passage du commutateur à semi-conducteurs à l'état bloqué.
  • L'interrupteur secondaire 20 est ouvert suite à l'actionnement de la manette 10, ce qui entraîne la mise hors tension de l'unité d'alimentation électrique 18.
  • L'interrupteur principal 12 est ouvert, le dispositif de commutation passe alors à l'état d'ouverture EO.
  • Dans le deuxième mode de réalisation décrit ci-dessus, en plus, le module de contrôle 16 effectue la commande de l'actionneur électromécanique 38 pour une ouverture de l'organe mécanique bistable 34.
  • Pour les premier, deuxième et troisième modes de réalisation, en cas de perte de puissance électrique lorsque le dispositif de commutation est à l'état de fermeture EF, le dispositif de commutation 2 est configuré pour passer à l'état intermédiaire dans l'attente d'un rétablissement de la puissance électrique, en assurant que le commutateur à semi-conducteurs 14 est mis à l'état bloqué avant d'effectuer une vérification d'absence de défaut et de remettre le dispositif de commutation en état de fermeture.
  • Avantageusement, dans tous les modes de réalisation, le dispositif de commutation proposé comporte un commutateur à semi-conducteurs, passant par défaut, et protégé contre d'éventuels endommagement par une mise en état bloqué et vérification de l'absence de défaut électrique avant remise à l'état passant.

Claims (14)

  1. Dispositif de commutation électrique configuré pour être connecté entre une source électrique (4) et une charge électrique (6), comportant :
    - un interrupteur principal (12),
    - un commutateur à semi-conducteurs (14) qui est dans un état passant par défaut,
    - une manette (10) configurée pour être basculée manuellement entre une position désarmée (P1) et une position armée (P2),
    - un module de contrôle (16) et une unité d'alimentation électrique (18) dudit module de contrôle (16), connecté entre la source (4) et la charge (6), le module de contrôle (16) étant configuré pour détecter un défaut électrique lorsqu'il est alimenté par l'unité d'alimentation électrique (18),
    - le dispositif de commutation (2) étant configuré pour basculer : dans un état d'ouverture dans lequel l'interrupteur principal (12) est ouvert, la source électrique (4) et la charge (6) sont isolées, et le commutateur à semi-conducteurs (14) est à l'état passant ; dans un état de fermeture dans lequel l'interrupteur principal (12) est fermé permettant une circulation de courant électrique entre la source (4) et la charge (6),
    le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre :
    - un interrupteur secondaire (20), connecté à l'unité d'alimentation électrique (18) et commandable par ladite manette (10), et un ensemble de commande (22) de l'interrupteur principal (12), agencés de sorte que lorsque la manette (10) est déplacée de la position désarmée (P1) vers la position armée (P2), le dispositif de commutation électrique (2) est temporairement mis dans un état intermédiaire dans lequel l'interrupteur principal (12) est ouvert, l'interrupteur secondaire (20) est fermé et laisse passer un courant électrique vers l'unité d'alimentation électrique (18), le module de contrôle (16) est mis en œuvre pour commander un passage du commutateur à semi-conducteurs (14) de l'état passant à l'état bloqué, le dispositif de commutation électrique (2) étant configuré pour passer de l'état intermédiaire à l'état de fermeture par actionnement de l'ensemble de commande (22) pour fermer l'interrupteur principal (12) après vérification d'absence de défaut électrique par le module de contrôle (16).
  2. Dispositif de commutation électrique selon la revendication 1, dans lequel l'ensemble de commande (22) comporte un relais électromécanique monostable (28), comportant une bobine (30) et configuré pour maintenir l'interrupteur principal fermé lorsque la bobine est alimentée (30).
  3. Dispositif de commutation électrique selon la revendication 1, dans lequel l'ensemble de commande (22) comporte un organe mécanique bistable (34), commandé par un actionneur électrique (36).
  4. Dispositif de commutation électrique selon la revendication 3, dans lequel ledit actionneur électrique (36) est un moteur ou une bobine.
  5. Dispositif de commutation électrique selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel l'ensemble de commande (22) comporte en outre un actionneur électromécanique (38) comportant un organe de maintien mécanique, configuré pour maintenir l'organe mécanique bistable (34) en position ouverte lorsque l'actionneur électromécanique (38) est alimenté.
  6. Dispositif de commutation électrique selon l'une des revendications 3 à 5, comportant en outre un capteur de position (40), connecté entre l'organe mécanique bistable (34) et le module de contrôle (16), et configuré pour transmettre une information de position de l'organe mécanique bistable (34) au module de contrôle (16).
  7. Dispositif de commutation électrique selon la revendication 1, dans lequel l'ensemble de commande (22) comporte un organe mécanique bistable (34), commandé par une liaison mécanique (50) à la manette (10).
  8. Dispositif de commutation électrique selon la revendication 7, dans lequel ladite liaison mécanique (50) est réalisée par embiellage.
  9. Dispositif de commutation électrique selon la revendication 7 ou 8, comportant en outre un actionneur électromécanique (44) comportant un organe de maintien mécanique associé à une bobine de type à manque de tension, l'organe de maintien mécanique étant configuré pour maintenir l'organe mécanique bistable (34) ouvert tant que ladite bobine à manque de tension n'est pas alimentée.
  10. Dispositif de commutation électrique selon la revendication 7 ou 8, dans lequel l'ensemble de commande (22) comporte en outre un premier actionneur électromécanique (46) à bobine, configuré pour maintenir l'organe mécanique bistable (34) ouvert tant que ladite bobine est alimentée, et un deuxième actionneur électromécanique (48), le deuxième actionneur électromécanique (48) étant configuré pour bloquer l'interrupteur principal (12) en position d'ouverture et relâcher le blocage de l'interrupteur principal (12) sur commande du module de contrôle (16).
  11. Dispositif de commutation électrique selon la revendication 10, dans lequel chacun desdits premier actionneur électromécanique (46) et deuxième actionneur électromécanique (48) est un actionneur électromécanique monostable.
  12. Dispositif de commutation électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, le dispositif étant intégré dans un boîtier, comportant un marquage d'une position intermédiaire (Pint) de la manette entre la position désarmée (P1) et la position armée (P2).
  13. Procédé de commutation électrique, mis en œuvre par un dispositif de commutation électrique (2) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 12, le procédé comportant, lorsque le dispositif de commutation électrique (2) est en état d'ouverture :
    - une fermeture de l'interrupteur secondaire (20) suite à un actionnement de la manette vers la position armée,
    - une mise sous tension de l'unité d'alimentation électrique (18) du module de contrôle,
    - une commande par le module de contrôle (16) d'un passage du commutateur à semi-conducteurs (14) à l'état bloqué,
    - une vérification par le module de contrôle (16) d'une absence de défaut électrique,
    - en cas d'absence de détection de défaut électrique, une commande de fermeture de l'interrupteur principal (12) puis du commutateur à semi-conducteurs (14) à l'état passant.
  14. Procédé de commutation électrique selon la revendication 13, comportant, lorsque le dispositif de commutation électrique (2) est en état de fermeture, suite à une détection d'un actionnement de la manette vers la position désarmée, une commande par le module de contrôle (16) d'un passage du commutateur à semi-conducteurs (14) à l'état bloqué puis ouverture de l'interrupteur principal (12).
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