FR2761521A1

FR2761521A1 - Inverter system for electrical drives

Info

Publication number: FR2761521A1
Application number: FR9704044A
Authority: FR
Inventors: Michel Lauraire; Raymond Plumeret
Original assignee: Schneider Electric SE
Current assignee: Schneider Electric SE
Priority date: 1997-04-01
Filing date: 1997-04-01
Publication date: 1998-10-02

Abstract

The system (10) has a switch off mechanism (16). During the switch off period invertor switches (25,26) switch the coil feeds (C1,C2) of the principal electromagnet (E1) and the electromagnetic invertor (E2). Contact switches (14,17) switch the polar current path to the electromagnets whilst there is no voltage applied.

Description

La présente invention concerne un système inverseur pour appareil interrupteur électromécanique multipolaire à électroaimant principal de commande du genre contacteur, tel que contacteur ou contacteur-disjoncteur, cet appareil présentant plusieurs chemins de courant polaires disposés entre des bornes de source et des bomes de charge et munis de contacts pnncipaux séparables commandés par un électroaimant principal, deux des chemins polaires pouvant être croisés pour produire l'inversion recherchée et comprenant à cet effet des conducteurs croisés sur lesquels sont situés des contacts inverseurs, L'appareil présentant un dispositif de commande d'inversion qui comprend un électroaimant inverseur pilotant les contacts inverseurs et un circuit d'alimentation des bobines de l'électroaimant principal et de l'électroaimant inverseur.The present invention relates to an inverter system for a multi-pole electromechanical switch device with a main electromagnet for controlling the contactor type, such as a contactor or contactor-circuit breaker, this device having several polar current paths arranged between source terminals and load terminals and provided of separable main contacts controlled by a main electromagnet, two of the polar paths being able to be crossed to produce the desired reversal and comprising for this purpose crossed conductors on which are located reversing contacts, The apparatus having a reversing control device which includes a reversing electromagnet driving the reversing contacts and a supply circuit for the coils of the main electromagnet and the reversing electromagnet.

II est souhaitable de pouvoir commuter un tel système de manière sûre de l'état de marche directe à celui de marche inverse et vice-versa alors que les chemins polaires sont hors tension et de conditionner la remise sous tension de ceux-ci à une commutation sûre de l'électroaimant inverseur. It is desirable to be able to switch such a system in a safe manner from the direct operating state to that of reverse operating and vice-versa while the polar paths are de-energized and to condition the re-energization of the latter to a switching safe from the reversing solenoid.

L'invention a pour but de répondre à ces desiderata.The invention aims to meet these wishes.

Selon l'invention, I'électroaimant inverseur est de type bistable, et le circuit d'alimentation des bobines comporte un interrupteur de marche-arrêt et au moins un intenupteur-inverseur pour commuter l'alimentation des bobines de l'électroaimant principal et de l'électroaimant inverseur de manière que la commutation des contacts inverseurs s'effectue alors que les chemins de courant polaires sont hors tension.According to the invention, the reversing electromagnet is of the bistable type, and the coil supply circuit comprises an on-off switch and at least one reversing switch for switching the supply of the coils of the main electromagnet and of the change-over solenoid so that the change-over of the change-over contacts takes place while the polar current paths are switched off.

Selon les cas, I'électroaimant inverseur bistable comprend une bobine ou deux bobines; l'interrupteur de marche-arrêt et les interrupteurs inverseurs sont de préférence des boutons à impulsion.Depending on the case, the bistable reversing electromagnet comprises a coil or two coils; the on-off switch and the reversing switches are preferably impulse buttons.

La description va être faite d'un mode de réalisation non limitatif de l'invention, en regard des dessins annexés.The description will be made of a non-limiting embodiment of the invention, with reference to the accompanying drawings.

Les figures 1 à 4 représentent un système inverseur pour contacteur triphasé avec électroaimant inverseur présentant une seule bobine, le système étant figuré res pectivement en marche directe, au cours du passage en marche inverse, en marche inverse, et au cours du passage en marche directe.FIGS. 1 to 4 represent a reversing system for a three-phase contactor with reversing electromagnet having a single coil, the system being shown respectively in direct operation, during the transition to reverse operation, in reverse operation, and during the transition to direct operation .

La figure 5 montre une variante du système inverseur avec électroaimant inverseur présentant deux bobines.Figure 5 shows a variant of the reversing system with reversing electromagnet having two coils.

La figure 6 montre un détail des contacts principaux de I' inverseur.Figure 6 shows a detail of the main contacts of the inverter.

Le système inverseur illustré sur les figures 1 à 4 comprend un contacteur ou contacteur-disjoncteur 10 tripolaire logeant dans un boîtier H1 des chemins de courant polaires 11,12,13 disposés entre des bomes de source L1,L2,L3 reliées au réseau alternatif et des bornes de charge T1,T2,T3 reliées à une charge telle qu'un moteur. Chaque chemin de courant présente un interrupteur principal 11,12;13 à contacts principaux séparables à double coupure commandés par un électroaimant principal El. L'électroaimant principal a une bobine Cl reliée à une source de tension alternative par deux conducteurs 14,15 ; cette liaison comprend un interrupteur de marche-arrêt 16, de préférence un bouton à impulsion disposé sur la ligne 14 et un contact auxiliaire 17 de l'électroaimant El situé sur la ligne 15. Un autre contact auxiliaire 18 de l'électroaimant El est disposé sur un conducteur 19 raccordant un point 18a de la ligne 14 situé entre l'interrupteur 16 et la bobine au circuit de commande de l'électroaimant inverseur E2 qui va être décrit plus loin. Les contacts 17,18 sont à ouverture et fermeture alternées, le contact 17 étant un contact d'automaintien et le contact 18 un contact d'alimentation transitoire, c'est-àdire lors d'un changement de marche, de la bobine de l'inverseur.The reversing system illustrated in FIGS. 1 to 4 comprises a three-pole contactor or contactor-circuit breaker 10 housing in a housing H1 polar current paths 11,12,13 disposed between source terminals L1, L2, L3 connected to the alternating network and load terminals T1, T2, T3 connected to a load such as a motor. Each current path has a main switch 11,12; 13 with separable double-break main contacts controlled by a main electromagnet El. The main electromagnet has a coil Cl connected to an alternating voltage source by two conductors 14,15; this link includes an on-off switch 16, preferably a pulse button arranged on line 14 and an auxiliary contact 17 of the electromagnet El located on line 15. Another auxiliary contact 18 of the electromagnet El is arranged on a conductor 19 connecting a point 18a of the line 14 located between the switch 16 and the coil to the control circuit of the reversing electromagnet E2 which will be described later. The contacts 17, 18 are with alternating opening and closing, the contact 17 being a self-sustaining contact and the contact 18 a transient supply contact, that is to say during a change of operation, of the coil of the 'inverter.

L'inverseur 20 se présente sous la forme d'un additif à électroaimant inverseur E2 dont le boîtier H2 est électriquement relié au boîtier H1 du contacteur. Le boîtier H2 peut être monté à distance du boîtier H1 ou lui être fixé; I'inverseur et le contacteur peuvent aussi être rassemblés en un boîtier commun. L'électroaimant E2 est de type bistable, fonctionnant par exemple à l'aide d'aimants permanents ou d'autres moyens, et ne consomme donc de l'énergie que dans les phases transitoires de changement de marche. Le boîtier H2 ici représenté loge des chemins polaires raccordés aux bomes T1,T2,T3 des chemins polaires de H1 par des bornes respectives L'1,L'2,L'3 et à la charge par des bomes 71,72,73. Le chemin 11 est relié directement à T'1 ; les chemins 12 et 13 sont reliés en marche directe à r2,T'3 par des contacts 14,15 et en marche inverse à T'3,r2 par des contacts 16,17, de manière à assurer le croisement recherché. The inverter 20 is in the form of an additive with an inverter electromagnet E2, the housing H2 of which is electrically connected to the housing H1 of the contactor. The H2 box can be mounted at a distance from the H1 box or be fixed to it; The inverter and the contactor can also be combined in a common housing. The electromagnet E2 is of the bistable type, operating, for example, with the aid of permanent magnets or other means, and therefore consumes energy only in the transient phases of shifting. The box H2 shown here houses polar paths connected to the terminals T1, T2, T3 of the polar paths of H1 by respective terminals L'1, L'2, L'3 and to the load by terminals 71,72,73. Path 11 is directly linked to T'1; the paths 12 and 13 are connected in direct operation to r2, T'3 by contacts 14,15 and in reverse operation to T'3, r2 by contacts 16,17, so as to ensure the desired crossing.

Les contacts 14-17 sont pilotés par l'électroaimant inverseur E2. Celui-ci comprend une bobine C2 présentant deux points ou bornes de connexion 21,22 et son circuit de commande comporte deux ponts redresseurs 23,24 dont les bornes de tension continue sont reliées à la bome 21 via un interrupteur-inverseur 25, respectivement 26, et directement à la borne 22 ; cette liaison est agencée de façon que la polarité des ponts soit opposée ou, en d'autres termes, que la bobine C2 soit polarisée dans l'un ou l'autre sens selon qu'elle est reliée au pont 23 de passage en marche directe ou au pont 24 de passage en marche inverse. Les interrupteurs-inverseurs 25,26 sont de préférence des boutons à impulsion. Les bornes de tension alternative du pont 23 sont reliées l'une au contact 18 (point 18b), L'autre à un point 17a de la ligne 15 situé en amont du contact 17 ; il en est de même des bomes de tension alternative du pont 24.Contacts 14-17 are controlled by the reversing electromagnet E2. This comprises a coil C2 having two connection points or terminals 21,22 and its control circuit comprises two rectifier bridges 23,24 whose DC voltage terminals are connected to the terminal 21 via an inverter switch 25, respectively 26 , and directly at terminal 22; this connection is arranged in such a way that the polarity of the bridges is opposite or, in other words, that the coil C2 is polarized in one or the other direction depending on whether it is connected to the bridge 23 for passing in direct motion or at bridge 24 for shifting in reverse. The reversing switches 25, 26 are preferably pulse buttons. The AC voltage terminals of bridge 23 are connected one to contact 18 (point 18b), the other to a point 17a of line 15 located upstream of contact 17; the same applies to the AC voltage terminals of bridge 24.

Le point 17b du circuit d'alimentation de C1 situé entre le contact 17 et C1 est relié au point 17a par deux conducteurs parallèles muni chacun d'un contact 27, respectivement 28; les contacts 27,28 sont des contacts auxiliaires de l'électroaimant inverseur E2 et sont à ouverture et fermeture alternées.The point 17b of the supply circuit of C1 situated between the contact 17 and C1 is connected to the point 17a by two parallel conductors each provided with a contact 27, respectively 28; the contacts 27, 28 are auxiliary contacts of the reversing electromagnet E2 and are alternately open and close.

Le fonctionnement du système inverseur décrit est le suivant. L'interrupteur de marche-arrêt 16 est normalement fermé, tandis que les interrupteurs-inverseurs 25,26 sont normalement ouverts. En marche directe, le contact 16 et le contact d'automaintien 17 sont fermés et le courant de commande de El traverse donc la bobine CI. Les interrupteurs de puissance 11-13 sont fermés; du côté de l'inverseur, la bobine C2 n'est pas alimentée, les interrupteurs de puissance 14,15 sont fermés, 16 et 17 sont ouverts, tandis que le contact auxiliaire 27 est fermé et le contact auxiliaire 28 ouvert.The operation of the reversing system described is as follows. The on-off switch 16 is normally closed, while the reversing switches 25, 26 are normally open. In direct operation, the contact 16 and the self-sustaining contact 17 are closed and the control current of El therefore crosses the coil CI. Power switches 11-13 are closed; on the inverter side, the coil C2 is not supplied, the power switches 14,15 are closed, 16 and 17 are open, while the auxiliary contact 27 is closed and the auxiliary contact 28 open.

Pour passer en marche inverse, on applique une impulsion d'ouverture sur le bouton 16, de sorte que la bobine C1 n'est plus alimentée; les interrupteurs de puissance 11-13 s'ouvrent, tandis que le contact 17 s'ouvre et que le contact 18 se ferme. La fermeture du contact 18 entraîne, dès que l'on applique une impulsion de fermeture sur le bouton 26, la mise en oeuvre du redresseur 24 et I' alimentation de la bobine C2. II en résulte une commutation des contacts de puissance de l'inverseur: 14 et 15 s'ouvrent, 16 et 17 se ferment, ce qui procure le croisement voulu des chemins polaires 12,13. Les contacts auxiliaires 27,28 de E2 commutent 27 s'ouvre et 28 se ferme, de sorte que le circuit d'alimentation de la bobine prin cipale Cl est rétabli : ligne 14, bouton 16 refermé, contact 28, point 17a et ligne 15. L'électroaimant inverseur bistable E2 reste dans le même état et l'électroaimant principal El referme les interrupteurs de puissance 11-13 et le contact auxiliaire 17 en fermant le contact auxiliaire 18. L'alimentation de la bobine C2 est interrompue et celle de la bobine C1 est rétablie par le chemin initial.To switch to reverse operation, an opening pulse is applied to button 16, so that the coil C1 is no longer supplied; the power switches 11-13 open, while the contact 17 opens and the contact 18 closes. The closure of the contact 18 causes, as soon as a closing pulse is applied to the button 26, the use of the rectifier 24 and the supply of the coil C2. This results in a switching of the power contacts of the inverter: 14 and 15 open, 16 and 17 close, which provides the desired crossing of the polar paths 12,13. The auxiliary contacts 27,28 of E2 switch 27 open and 28 close, so that the supply circuit of the main coil Cl is restored: line 14, button 16 closed, contact 28, point 17a and line 15 The bistable reversing electromagnet E2 remains in the same state and the main electromagnet El closes the power switches 11-13 and the auxiliary contact 17 by closing the auxiliary contact 18. The supply of the coil C2 is interrupted and that of the coil C1 is restored by the initial path.

Pour passer en marche directe, on applique une impulsion sur le bouton 16 pour interrompre l'alimentation de la bobine principale C1 et rouvrir comme précédemment les contacts principaux 11-13, puis une impulsion sur le bouton 25 pour mettre en oeuvre le redresseur 23 et alimenter en sens opposé la bobine C2, ce qui commute ses contacts 14-17 et 27,28. La fermeture de 28 entraîne l'alimentation de la bobine C1, la fermeture des contacts principaux 11-13, la fermeture de 17 et l'ou- verture de 18 et donc le rétablissement du circuit nominal d'alimentation de C1.To switch to direct operation, a pulse is applied to the button 16 to interrupt the supply of the main coil C1 and reopen the main contacts 11-13 as before, then a pulse to the button 25 to operate the rectifier 23 and supply the coil C2 in the opposite direction, which switches its contacts 14-17 and 27,28. The closing of 28 leads to the supply of the coil C1, the closing of the main contacts 11-13, the closing of 17 and the opening of 18 and therefore the restoration of the nominal supply circuit of C1.

Dans la variante illustrée sur la figure 5, I'électroaimant inverseur E2 comprend deux bobines C2a,C2b. Les éléments identiques à ceux du mode de réalisation des figures 1 à 4 gardent les mêmes références et ne sont pas à nouveau décrits.In the variant illustrated in FIG. 5, the reversing electromagnet E2 comprises two coils C2a, C2b. The elements identical to those of the embodiment of FIGS. 1 to 4 keep the same references and are not described again.

Les interrupteurs inverseurs 25,26 sont à présent disposés du côté alternatif des ponts redresseurs 23,24 sur des conducteurs respectifs reliant le point 17a à une bome de tension alternative du pont, L'autre borne de tension alternative du pont étant reliée au point 18b. Les bornes de tension continue des ponts 23,24 sont reliées directement aux bobines respectives C2a,C2b pour en assurer la polarisation souhaitée.Le pont 23 est maintenant le pont de passage en marche inverse et le pont 24 est le pont de passage en marche directe. Pour passer en marche inverse, on appuie sur 16 pour faire retomber le contacteur, puis sur 26 : le pont 23 alimente C2a, de sorte que 28 s'ouvre, 27 se ferme et C1 est alors réalimentée. Le contact 17 se ferme et permet lautoalimentation de C1. Pour repasser en marche directe, il en va de même avec impulsion sur les boutons 16, puis 25.The reversing switches 25, 26 are now arranged on the alternating side of the rectifier bridges 23, 24 on respective conductors connecting point 17a to an AC voltage terminal of the bridge, the other bridge AC voltage terminal being connected to point 18b. . The DC voltage terminals of the bridges 23, 24 are connected directly to the respective coils C2a, C2b to ensure the desired polarization. The bridge 23 is now the reverse bridge and the bridge 24 is the direct bridge . To switch to reverse mode, press 16 to drop the contactor, then press 26: the bridge 23 feeds C2a, so that 28 opens, 27 closes and C1 is then re-energized. Contact 17 closes and allows C1 to be self-powered. To switch back to direct operation, the same applies by pressing buttons 16, then 25.

On constate que l'électroaimant inverseur E2 ne peut commuter que lorsque les contacts principaux sont ouverts, puisqu'une impulsion exercée sur le bouton 25 ou 26 n'a aucun effet si l'on n'a pas au préalable appuyé sur le bouton marche-arrêt 16. D'autre part, le contacteur ne peut voir ses contacts de puissance fermés que si l'un ou i'autre des contacts auxiliaires 27,28 de l'électroaimant inverseur E2 est fermé, c'est-à-dire si cet électroaimant est dans l'une de ses positions stables. De plus, I'électroaimant inverseur a l'avantage de ne pas consommer d'énergie en dehors des périodes de commutation. It can be seen that the reversing electromagnet E2 can only switch when the main contacts are open, since an impulse exerted on the button 25 or 26 has no effect if the on button has not been previously pressed. -stop 16. On the other hand, the contactor can see its power contacts closed only if one or other of the auxiliary contacts 27, 28 of the reversing electromagnet E2 is closed, that is to say if this electromagnet is in one of its stable positions. In addition, the reversing electromagnet has the advantage of not consuming energy outside the switching periods.

Pour assurer une position de fermeture stable aux contacts de puissance 14-17 de l'inverseur, on prévoit (voir figure 6) de renforcer la pression de ces contacts au moyen d'un organe 30 associé au chemin de courant correspondant et capable de développer un effort d'origine électromagnétique. II s'agit par exemple d'une pièce fixe en U 31 disposée comme indiqué et avec laquelle coopère une palette 32 portée par le pont 33 de contact 14-17, lequel est sollicité par ailleurs par un ressort
24 et un attelage 35 de liaison avec la partie mobile de l'électroaimant E2. To ensure a stable closing position for the power contacts 14-17 of the inverter, provision is made (see FIG. 6) to reinforce the pressure of these contacts by means of a member 30 associated with the corresponding current path and capable of developing an electromagnetic effort. It is, for example, a fixed U-shaped part 31 arranged as indicated and with which a pallet 32 carried by the contact bridge 33-17 is cooperating, which is also biased by a spring.
24 and a coupling 35 for connection with the movable part of the electromagnet E2.

Claims

1. Inverter system for a multi-pole electromechanical switch device with a main control electromagnet such as a contactor or circuit breaker contactor, this device having several polar current paths arranged between source terminals and load terminals and provided with separable main contacts controlled by a main electromagnet (El), two of the polar paths that can be crossed to produce the desired reversal and comprising for this purpose crossed conductors on which are located reversing contacts, the apparatus having a reversing control device which comprises a reversing electromagnet ( E2) driving the change-over contacts and a supply circuit for the coils of the main electromagnet and the change-over electromagnet,

characterized by the fact that:

The inverting electromagnet (E2) is of the bistable type,

- the coil supply circuit includes a stop switch (16) and at least one reversing switch (25,26) for switching the supply of the coils (C1) of the main electromagnet (El) and (C2; C2a , C2b) of the changeover solenoid (E2) so that the changeover of the changeover contacts (14-17) takes place while the polar current paths (11,12,13) are de-energized.

2. Inverter system according to claim 1, characterized in that it comprises a first housing (H1) housing the main contacts (11-13) and the main electromagnet (El) of the switching device, and a second housing (H2) electrically connected to the first box and housing the reversing electromagnet (E2) and at least one reversing switch (l4-17).

3. Inverter system according to claim 2, characterized in that the coil supply circuit comprises an on-off switch (16) with normally closed pulse and two inverter switches (25,26) with normally open pulse.

4. Inverter system according to claim 2, characterized in that the main electromagnet (El) comprises a coil (ass) supplied by an alternating network and that the inverter electromagnet (E2) comprises a single coil (C2) supplied by this network via two rectifiers (23,24) each associated with a reversing switch (25,26), the two reversing switches being located on the DC voltage side of the rectifiers.

5. Inverter system according to claim 2, characterized in that the main electromagnet (El) comprises a coil (C1) supplied by an alternating network and that the inverter electromagnet (E2) comprises two coils (C2a, C2b ) supplied by this network via two rectifiers (23,24) each associated with a reversing switch, the two reversing switches being located on the AC voltage side of the rectifiers.

6. Inverter system according to claim 1, characterized in that the main electromagnet (E1) controls an auxiliary self-contact contact (17) and an auxiliary contact (18) for transient supply of the coil (C2; C2a, C2b) of the reversing electromagnet (E2).

7. Inverter system according to claim 1, characterized in that the inverter electromagnet (E2) drives two auxiliary contacts (27,28) conditioning the supply of the coil (ass) of the main electromagnet (El), I 'one when switching to direct gear, The other when switching to reverse gear.

8. Inverter system according to claim 1, characterized in that the inverter contacts is associated with a member (30) of electromagnetic reinforcement of the pressure of these contacts.