FR2792075A1

FR2792075A1 - Procede de detection de defauts electriques par formation d'arc electrique dans les cablages d'un aeronef et systeme associe

Info

Publication number: FR2792075A1
Application number: FR0004461A
Authority: FR
Inventors: Gary W Scott; Kon B Wong
Original assignee: Square D Co
Current assignee: Schneider Electric USA Inc
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2000-10-13
Anticipated expiration: 2020-04-07
Also published as: GB2348751A; MXPA00003466A; GB0008196D0; CA2303964C; FR2792075B1; GB2348751B; CA2303964A1; US6625550B1; DE10017238A1

Abstract

L'invention concerne un procédé et un système permettant de déterminer si un arc électrique est présent dans un circuit électrique (15) d'aéronef. Le système comprend un capteur (16) qui détecte un courant dans ledit circuit (15) et crée un signal de capteur correspondant, un circuit (50) qui détermine la présence d'un bruit à large bande dans ledit signal de capteur et produit un signal de sortie correspondant, et un dispositif de commande qui traite ledit signal de capteur et ledit signal de sortie d'une façon prédéterminée afin de déterminer si un défaut par formation d'arc électrique est ou non présent dans ledit circuit.

Description

La présente invention concerne la protection des circuits électriques et,

plus particulièrement, la détection des défauts électriques du type connu sous l'appellation de défauts par formation d'arc dans un circuit électrique, et plus spécialement encore, la détection des défauts par formation d'arc dans les câblages des aéronefs. Les systèmes d'alimentation électrique des aéronefs ont historiquement, de plusieurs manières, différé des systèmes d'alimentation électrique des installations terrestres. Les systèmes électriques des applications aux habitations particulières, aux locaux commerciaux et à l'industrie comportent ordinairement un panneau de distribution destiné à recevoir le courant électrique de la part du secteur. Le courant est ensuite acheminé, via des dispositifs de protection, jusqu'à des circuits de dérivation voulus alimentant une ou plusieurs charges. Ces dispositifs se déclenchant par excès de courant sont typiquement des interrupteurs de circuit, comme par exemple des disjoncteurs et des fusibles, qui sont conçus pour interrompre le courant électrique si les limites des

conducteurs alimentant les charges sont dépassées.

Les disjoncteurs constituent un type préféré d'interrupteurs de circuit, car un mécanisme de repositionnement permet leur réutilisation. Typiquement, les disjoncteurs coupent l'alimentation d'un circuit électrique suite à une condition de déconnexion ou de déclenchement, par exemple une surcharge de courant ou un défaut à la terre (mise à la terre accidentelle). Un état de surcharge de courant se produit lorsqu'un courant dépasse la valeur limite continue du disjoncteur pendant une durée déterminée par le courant de déclenchement. Une condition de déclenchement par défaut à la terre est créée par déséquilibre entre les courants qui passent dans un conducteur de ligne sous tension et un conducteur neutre, lequel déséquilibre pourrait être provoqué par une fuite de courant ou un défaut à la terre

avec formation d'arc électrique.

Les défauts par formation d'arc électrique sont ordinairement définis comme un courant traversant un gaz ionisé entre deux extrémités d'un conducteur interrompu ou au niveau d'un connecteur ou contact défectueux, entre deux

conducteurs alimentant une charge, ou bien entre un conducteur et la terre.

Toutefois, les défauts par formation d'arc électrique ne peuvent pas provoquer le déclenchement d'un coupe-circuit classique. Les niveaux des courants des défauts par formation d'arc peuvent être réduits par l'impédance de la partie de dérivation ou de la charge jusqu'à un niveau situé en dessous des données de réglage des courbes de déclenchement du disjoncteur. De plus, un défaut par formation d'arc électrique qui n'est pas en contact avec un conducteur ou une personne connectée à la terre ne déclenchera pas un dispositif de protection contre les défauts à la terre. Il existe de nombreuses conditions qui peuvent provoquer un défaut par formation d'arc électrique. Par exemple, un isolant, des contacts, des connecteurs, ou un câblage qui se sont corrodés, se sont usés ou ont vieilli, des connexions déserrées, un câblage endommagé par des clous ou des agrafes passant au travers de l'isolant, et des contraintes électriques provoquées par des surcharges répétées, des coûts de foudre, etc. Ces défauts peuvent endommager l'isolation des

conducteurs et amener les conducteurs à atteindre une température inacceptable.

La nécessité de pouvoir détecter un arc électrique dans un aéronef est devenue très fortement évidente. Par exemple, la formation d'un arc électrique sur

un fil peut constituer un facteur de base dans certains incendies d'aéronefs.

Les réponses de la technique antérieure vis-à-vis des incendies d'aéronefs ont consisté à augmenter les propriétés de retard à la combustion du câblage et des autres composants internes de l'aéronef. Les dispositifs normaux de protection contre les courants excessifs qui sont utilisés dans les disjoncteurs répondent à l'effet d'échauffement du courant dans un fil résistif en réalisant un "déclenchement thermique" du disjoncteur, mais ceux-ci ne répondent pas aux courants d'arc électrique crépitants qui provoquent un échauffement intense dû à

l'arc et un incendie.

La demanderesse propose une meilleure approche, qui consiste à arrêter l'arc au moment o il se produit plutôt que d'attendre que l'incendie ne

commence ou qu'un disjoncteur n'effectue un déclenchement thermique.

Jusque récemment, cette possibilité de détecter des arcs n'était pas disponible dans les disjoncteurs ou les relais. La détection des arcs est devenue possible pour les systèmes résidentiels, commerciaux et industriels fonctionnant sous 60 Hz, mais n'a pas encore été résolue pour les systèmes des câblages des aéronefs fonctionnant sous 400 Hz. Typiquement, la plupart des circuits des aéronefs n'ont pas le conducteur de retour neutre que l'on trouve dans les systèmes à 60 Hz. Ceci empêche d'utiliser une détection différentielle des défauts à la terre sur la plupart des circuits de dérivation des aéronefs. Un disjoncteur normal d'aéronef contient des bilames et, ou bien, des solénoïdes magnétiques qui produisent une réponse temporelle inverse au courant. Aucune détection de défaut par formation d'arc électrique n'est produite par ces dispositifs. La détection des arcs électriques dans les aéronefs n'est pas possible au moyen de détecteurs d'arcs électriques conçus pour les circuits fonctionnant sous 60 Hz, et ceci pour plusieurs raisons. Par exemple, les détecteurs d'arcs électriques à 60 Hz répondent partiellement au défaut à la terre, ce qui n'est pas possible sur des circuits de dérivation normaux d'aéronefs. De plus, les procédés utilisés à 60 Hz ne peuvent pas être automatiquement étendus de façon à couvrir une gamme de fréquences

aussi élevées que 400 Hz.

Les disjoncteurs ont historiquement constitué la protection préférée des câblages du domaine aérospatial. Les conceptions actuelles sont basées sur des techniques qui remontent à 40 ans. Les progrès réalisés dans la protection des circuits électriques, qui ont été introduits par les industries s'appliquant aux résidences particulières et aux commerces ont lentement trouvé leur voie dans les applications aérospatiales. Des "interrupteurs de circuit sur défaut à la terre" (GFCI, d'après "Ground Fault Circuit Interrupters") servant à la protection des personnes ont été mis à la disposition des utilisateurs pour les applications domestiques depuis le début des années 1970. Dans des conditions idéales, un GFCI peut détecter des arcs allant de la phase à la terre d'une intensité aussi faible que 6 mA, mais ne peut pas détecter des arcs en série ou améliorer les temps de

déclenchement sur défaut entre la ligne sous tension et le neutre.

Les techniques relatives à la détection des défauts par formation d'arc électrique constituent une innovation nouvelle et excitante dans le domaine de la protection des circuits aux Etats-Unis d'Amérique. La demanderesse a découvert que des "interrupteurs de circuit sur défaut par formation d'arc électrique" (AFCI, d'après "Arc Fault Circuit Interrupters") peuvent être conçus, qui peuvent détecter des arcs en série ou en parallèle aussi bien que des arcs allant de la ligne sous tension au neutre en "écoutant" les signatures uniques que les arcs produisent. La demanderesse a découvert que l'AFCI peut détecter des courants d'arc se trouvant bien en dessous des courbes de déclenchement des disjoncteurs pour aéronefs actuels selon les normes militaires. Cette capacité de détection accrue peut offrir une protection accrue vis- à-vis des conditions de formation des arcs électriques à

bord des aéronefs.

Un interrupteur de circuit pour défaut par formation d'arc électrique est un dispositif destiné à assurer une protection vis-à-vis des effets de défauts par formation d'arc électrique en ce qu'il reconnaît les caractéristiques propres à la formation d'un arc électrique et en ce qu'il a pour fonction de désexciter le circuit

lorsqu'un défaut par formation d'arc a été détecté.

Les disjoncteurs d'aéronefs ont été, du point de vue historique,

la protection rendue la mieux disponible pour les câblages du domaine aérospatial.

Les normes conceptuelles actuelles s'appuient sur des techniques pouvant remonter jusqu'à 40ans. Dans les disjoncteurs du type aéronef/militaire, la protection est assurée de deux manières. Les courants de court- circuit actionnent un verrou à lames magnétiques, tandis que les courants de surcharge actionnent ou bien un verrou à lame bimétallique ou un plongeur magnétique à amortissement hydraulique. Le "déclenchement instantané" est l'action de déclenchement magnétique sous courant fort que l'on trouve dans certains disjoncteurs d'aéronefs, mais non chez tous. Pendant une surcharge, le temps de déclenchement est déterminé par le temps qu'il faut pour chauffer un bilame jusqu'à la température qui déverrouille le disjoncteur. Plus le courant qui échauffe le bilame est fort, et plus le temps qu'il faut pour déclencher le disjoncteur est court. Un disjoncteur de type magnétique-hydraulique contient un pont magnétique scellé dans du fluide, qui se déplace jusqu'à une position de déclenchement sous l'effet du carré du courant. Ces dispositifs d'interruption de circuit ont été retenus par les ingénieurs chargés de concevoir les avions pour protéger les câblages d'aéronefs vis-à-vis d'une surchauffe ou d'une fusion. Lors de défauts par formation d'arc électrique, ces courants sont souvent petits, d'une brève durée et bien en deçà de la courbe de protection dans le temps contre les surintensités qui est appliquée dans ces disjoncteurs. Des événements récents ont placé ces limitations conceptuelles et fonctionnelles sur le devant de la scène. On a soupçonné, comme source d'inflammation, des "défaillances par formation d'arc

électrique" dans plusieurs catastrophes aériennes récentes.

La demanderesse a découvert un moyen par lequel la technique des "interrupteurs de circuit sur défaut par formation d'arc électrique" (AFCI) pouvait être appliquée, dans les véhicules aéronautiques, à des systèmes d'alimentation électrique en courant alternatif (c.a.) et pouvait se révéler applicable à de tels systèmes en courant continu (c.c. ). Les techniques AFCI incorporent des circuits électroniques qui peuvent détecter la signature d'un arc électrique et qui la différencient de la formation d'un arc de charge normal (balais d'un moteur,

contacts de commutateur et de relais, etc.).

La formation d'un arc électrique dans un circuit en courant alternatif

défectueux se produit ordinairement de manière sporadique dans chaque demi-

cycle de la forme d'onde de tension. Un événement de formation d'arc complexe provoque des arcs crépitants qui modifient le courant par rapport à des modèles de charge normaux. Le précurseur de l'arc peut être une connexion de résistance élevée, qui conduit à un "contact d'incandescence", puis à un arc en série, ou bien une trace de carbone conduisant à la formation d'un arc d'une ligne sous tension à une autre ou arc en parallèle. Dans un disjoncteur domestique équipé d'un "interrupteur de circuit sur défaut à la terre" (GFCI), une trace de carbone ou d'humidité peut être détectée tôt si le court-circuit se fait à la terre. Dans de nombreux circuits d'aéronefs, le conducteur neutre n'est pas disponible pour que l'on réunisse les conditions nécessaires à la réalisation d'un circuit de détection de défaut à la terre et la protection du type GFCI n'est pas possible. Avec l'introduction des disjoncteurs AFCI, la formation de courts-circuits avec arc électrique d'une ligne sous tension à une autre, n'impliquant pas la terre, peut

également être détectée et interrompue, et la protection être assurée.

Dans cet interrupteur sur défaut par formation d'arc, les dispositifs électroniques supplémentaires surveillent à la fois les "signatures" des tensions et des courants. Dans un circuit fonctionnant normalement, les fluctuations ordinaires du courant produiront des signatures qui ne doivent pas être confondues avec celles d'un arc. Les signatures de commutation, les courants de démarrage et les variations de charge (événements normaux, ou événements associés à un "bon arc") peuvent être numériquement programmés dans le dispositif AFCI comme des formes d'onde de signatures normales. Les écarts ou variations par rapport à ces signatures "normales" sont surveillés par des circuits électroniques et

des algorithmes de façon qu'on détermine si un arc est en train de se produire.

Lorsque ces signatures de défauts par formation d'arc électrique sont reconnues, le circuit est interrompu et l'alimentation électrique est supprimée. La rapidité de cette détection ainsi que l'amplitude de l'arc peuvent être des paramètres programmables au moment de la fabrication. Les signatures particulières identifiées comme relevant d'arcs électriques appartiennent, en tenrmes de droit de propriété, à la technique de protection contre les défauts par formation d'arc

électrique de la société Square D Company.

On trouve dans le commerce des disjoncteurs AFCI certifiés UL (d'après Underwriter's Laboratories Inc, qui travaille en liaison avec les sociétés d'assurance contre l'incendie des Etats-Unis d'Amérique). Ils se trouvent maintenant dans les normes NEC (d'après "National Electric Code", normes pour les appareils et les installations électriques des Etats-Unis d'Amérique) et seront exigés dans les circuits des chambres à coucher en 2002. Puisque les charges électriques des circuits installés dans les résidences peuvent varier largement, ils seront conçus pour permettre une combinaison presque infinie de charges électriques. Leurs programmations AFCI se combinent avec la capacité offerte par les dispositifs GFCI ainsi que les composants pour surcharges thermiques et magnétiques. Ils sont conçus pour remplacer les disjoncteurs normalisés des habitations privées. La demanderesse a découvert que, en principe, la conception et la programmation des dispositifs AFCI destinés aux applications aérospatiales pouvaient être plus simples que celles des dispositifs destinés aux habitations des particuliers. Un particulier compte bien pouvoir brancher n'importe quelle charge dans une prise sans provoquer un déclenchement erroné de l'AFCI. Au contraire, dans les applications aérospatiales commerciales, les charges s'exerçant sur un circuit donné sont fixées par le concepteur. La charge s'exerçant sur chaque disjoncteur peut être prévue soigneusement. Les écarts par rapport aux spécifications initiales du constructeur nécessitent une analyse spéciale et l'approbation de la FAA (Service de l'aviation civile des Etats-Unis d'Amérique, d'après "Federal Aviation Agency"). Le fait d'associer des charges fixes à des pratiques normalisées en matière de câblage, des connecteurs et des certifications normalisés réduit la variabilité des circuits et rend les aéronefs plus semblables entre eux qu'on ne l'aurait supposé. Ceci, s'ajoutant à l'existence de sources d'alimentation électrique régulées stables peut rendre les temps de réaction ou les courbes de déclenchement beaucoup plus rapides dans le cas de dispositifs AFCI conçus pour les applications aérospatiales. En outre, le courant alternatif à 400 Hz qui est utilisé dans les aéronefs modernes permet d'effectuer davantage de comparaisons de formes d'onde en un laps de temps donné: les dispositifs NEMA (Association des fabricants d'appareils électriques des Etats-Unis d'Amérique, d'après "National Electrical Manufacturers Association") sont conçus pour détecter un défaut par formation d'arc en 7 cycles d'alimentation électrique (soit 116,7 ms), ce qui ne demanderait, à 400 Hz, que 17,5 ms. Cette augmentation de fréquence couplée à une alimentation électrique plus stable, à des charges fixes, etc., indique que les dispositifs doivent être bien adaptés au but consistant à empêcher que les incendies à bord d'aéronefs aient une source électrique. A l'avenir, ces dispositifs pourront être montés dans les alimentations électriques des avions et, ou bien, placés au niveau de charges électriques respectives. Ces dispositifs peuvent être conçus pour communiquer entre eux ou avec des dispositifs d'enregistrement de données afin que l'état des câblages et des composants électriques soit surveillé. On peut consulter les dispositifs d'enregistrement de données d'entretien après le vol et pendant les défaillances identifiées, si bien que les interventions d'entretien peuvent avoir lieu avant la

défaillance du système.

Des essais en laboratoire ont montré que les disjoncteurs AFCI pouvaient détecter des défauts non détectables par les disjoncteurs certifiés de l'aviation militaire et sont notablement plus rapides lors de la détection de défauts

par formation d'arc électrique dans les câblages des aéronefs.

Des expériences ont été effectuées à International Aero Inc. avec Schneider Electric, Square D Company afin de déterminer les différences existant entre disjoncteurs pour aéronefs et dispositifs AFCI. Ces essais s'appuient sur les protocoles "Wet Arc Testing", à savoir essais sur arcs électriques en conditions humides, de la FAA, qui ont été mis au point pour déterminer la susceptibilité d'un

fil métallique d'aéronef à entrer dans la formation d'un arc électrique.

On a placé un disjoncteur pour aéronef conforme aux normes de l'aviation militaire et présentant une valeur nominale de 5 A en série avec un dispositif AFCI "Arc-D-Tect" de la société Square D Company, d'une valeur

nominale de 15 A, ce dernier ayant été modifié pour fonctionner sous 400 Hz.

On a appliqué du courant à une bouilloire d'aéronef tirant 1,95 A via le disjoncteur et le dispositif AFCI étudiés. Des arcs appartenant à l'intervalle de 75 à 100 A ont été induits dans l'entrée de la bouilloire en laissant traîner un fil métallique de ga entre l'entrée de la bouilloire et la terre. Dans chaque essai, le prototype AFCI a interrompu l'alimentation électrique avant le disjoncteur conforme aux normes militaires. Ces expériences indiquent que les dispositifs peuvent être

adaptés à une utilisation dans des circuits à courant alternatif pour aéronefs.

Des essais supplémentaires se poursuivent pour déterminer les différences de détection obtenues avec des dispositifs AFCI modifiés et des disjoncteurs aux normes de l'aviation, ainsi que la susceptibilité de matériaux d'isolation acoustique et thermique à s'enflammer à partir d'arcs électriques et la capacité des dispositifs

AFCI à amoindrir les possibilités d'inflammation.

Il existe deux types de défauts par formation d'arc électrique dans les circuits électriques et les câblage d'aéronefs, à savoir les arcs en parallèle et les

arcs en série.

La formation d'un arc en parallèle a lieu lorsqu'il s'agit d'un arc formé entre deux fils métalliques ou bien entre un fil et le châssis, et le courant est limité par l'impédance de la source de tension, du fil conducteur et de l'arc. Lorsque le défaut est connecté de manière solide et que la tension de l'arc est basse, le disjoncteur normal se déclenche très rapidement en laissant peu d'échauffement pour le fil ou d'endommagement au point de l'arc. Toutefois, occasionnellement, l'arc saute les composants défectueux en créant une plus grande tension d'arc et en réduisant le courant de défaut en deçà de la courbe de déclenchement, ce qui produit des "défauts de pointage". Les conséquences d'un arc parallèle en matière

de dommages sont beaucoup plus importantes que celles des arcs en série.

Le courant moyen peut ne pas être suffisant pour déclencher un disjoncteur classique en échauffant la bande bimétallique, ou bien le courant de crête peut ne pas être suffisamment grand pour déclencher le verrou à déclenchement magnétique. Tout ceci rend un disjoncteur selon les normes militaires raisonnablement efficace pour assurer la protection contre la formation d'un arc

parallèle lorsque le courant de crête est de quelques centaines d'ampères.

Malheureusement, le courant de défaut peut être limité par un circuit qui présente une trop grande impédance pour amener le déclenchement immédiat du disjoncteur thermique-magnétique. La formation d'un arc parallèle fait généralement courir de plus grands dangers que celle d'un arc série. L'énergie libérée dans l'arc est beaucoup plus importante et les températures dépassent souvent 10 000 F. Ceci provoque la pyrolyse ou la carbonisation de l'isolant, créant alors des trajets de carbone conducteur et éjectant du métal chaud, qui est

très susceptible de rencontrer des matières inflammables.

La formation d'un arc en série commence par la corrosion de la connexion broche-prise ou par des connexions desserrées qui sont en série avec les charges électriques. La chute de tension aux bornes d'une connexion médiocre commence à quelques centaines de millivolts et, lentement, s'échauffe et oxyde ou pyrolyse les matériaux environnants. La chute de tension augmente jusqu'à quelques volts, après quoi elle devient une "connexion d'incandescence"

et commence dégager de la fumée à partir de l'isolant polymère environnant.

Le courant d'un arc en série est ordinairement limité à une valeur modérée par l'impédance de la charge électrique qui est connectée au circuit. La quantité d'énergie venant d'un arc en série est typiquement très inférieure à celle d'un défaut en parallèle. Puisque le courant de crête n'est typiquement jamais supérieur au courant de charge prévu, la formation d'un arc en série est beaucoup plus difficile à détecter que celle d'un arc en parallèle. La signature de l'arc en série est

constituée par une variation inhabituelle du courant de charge normal.

La formation d'un arc en série se fait ordinairement de telle manière que le courant de l'arc reste bien en dessous de la courbe de déclenchement du disjoncteur aéronautique aux normes militaires. Des pattes de bornes desserrées, des fiches électriques mal disposées ou au filetage faussé, des brins conducteurs brisés à l'intérieur d'un fil métallique constituent des sources typiques. Ces arcs amènent des chutes de tension de charge ainsi qu'un échauffement du fil, de la broche de la prise ou de la cosse de la borne. Cet échauffement peut conduire à une défaillance du composant et être une source d'inflammation. Les arcs en courant continu constituent un autre événement sérieux qui peut potentiellement être empêché par la technique AFCI. Les charges en courant continu sont relativement stables et toute modification prévue dans un circuit tend à être bien connue et à présenter des profils de charge connus. Des modifications de la signature d'un circuit à courant continu doivent pouvoir être détectées encore plus rapidement que celles de circuits en courant alternatif. En l'absence des variations sinusoïdales de la tension et de la polarité, comme on en voit dans les systèmes d'alimentation en courant alternatif, les variations d'un circuit en courant continu doivent être détectées de manière encore plus fiable que celles des circuits en courant alternatif. il faut prendre des précautions pour adapter les dispositifs AFCI à l'aéronautique. Des circuits électriques cruciaux et essentiels ont besoin d'une protection qui ne se déclenchera pas de manière erronée. La plupart des charges électriques d'un aéronef se trouvent sur des circuits dérivés qui fournissent à un disjoncteur un mélange de formes d'onde de courant. Un seul disjoncteur placé

dans le poste de pilotage peut alimenter plusieurs systèmes non liés entre eux.

Un déclenchement erroné ne peut pas être accepté, car plusieurs systèmes peuvent être alimentés par un seul disjoncteur. Il faut faire précéder d'une analyse soigneuse la conception et la mise en oeuvre de la technique AFCI dans le domaine aérospatial. Même avec ces réserves, la technique AFCI offre la possibilité d'apporter les améliorations les plus importantes à la sécurité des aéronefs au

cours de ces années.

En résumé, de la chaleur, des arcs ou des inflammations électriques ont souvent pour origine des connexions desserrées, des fils cassés ou mis en court-circuit du système de distribution d'alimentation électrique. Dans les câblages des aéronefs, les vibrations, l'humidité, les valeurs extrêmes de la température, un entretien et des réparations inappropriés contribuent ensemble à la défaillance des câblages. Ceci conduit à la formation d'arc et peut enflammer des composants combustibles. En outre, les traces carbonées produites par la chaleur que dégage l'arc peuvent détériorer l'isolation des fils, mettre à nu les conducteurs

et entraîner des courts-circuits intermittents entre fils métalliques distincts.

Ces courts-circuits entre fils métalliques peuvent endommager des dispositifs avioniques délicats et amener des défaillances du système en vol. L'élimination de la réduction de ces risques en vol au moyen de la technique de protection contre les défauts par formation d'arc électrique doit devenir une priorité de toute l'industrie. L'invention propose un appareil et un procédé au moyen desquels la

formation d'un arc électrique est détectée dans les câblages des aéronefs.

La détection des courants crépitants ci-dessus décrits que provoque la formation d'un arc est l'un des buts de l'invention. Un signal de détection produit selon l'invention peut être utilisé pour déclencher un disjoncteur, pour indiquer la formation d'un arc électrique à l'électronique de bord, pour avertir le pilote,

ou pour délivrer une instruction visant à libérer un relais de commande.

C'est un but de l'invention de produire un système et un procédé de détection de défaut par formation d'arc électrique, qui permettent de détecter de manière fiable des situations de défauts par formation d'arc électrique qui

pourraient être ignorées par des interrupteurs de circuit classiques.

Un autre but de l'invention est de produire un système de détection de défauts par formation d'arc qui utilise un nombre minimal de composants de traitement de signaux électroniques très fiables, comme par exemple un microrégisseur, pour effectuer la plus grande partie des fonctions de traitement et d'analyse des signaux, de manière à présenter un fonctionnement relativement

simple et néanmoins très fiable.

Selon un aspect de l'invention, il est proposé un procédé permettant de déterminer si un arc est présent dans un circuit électrique d'aéronef, le procédé comprenant les opérations suivantes: détecter un courant dans ledit circuit et développer un signal d'entrée correspondant, déterminer la présence d'un bruit à large bande dans ledit signal d'entrée et produire un signal de sortie correspondant, et traiter ledit signal d'entrée et ledit signal de sortie d'une manière prédéterminée afin de déterminer si un défaut par formation d'arc électrique est présent dans ledit circuit. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un système permettant de déterminer si un arc est présent dans un circuit électrique d'aéronef, qui comprend un capteur servant à détecter un courant dans ledit circuit et à développer un signal de capteur correspondant, un circuit servant à déterminer la présence, dans le signal de capteur, d'un bruit à large bande et à produire un signal de sortiecorrespondant, et un dispositif de commande servant à traiter ledit signal de capteur et ledit signal de sortie d'une manière prédéterminée afin de déterminer

si un défaut par formation d'arc électrique est ou non présent dans ledit circuit.

Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un dispositif de commande permettant de déterminer si un arc est présent dans un circuit électrique d'aéronef en réponse à des signaux d'entrée, lesdits signaux d'entrée correspondant à un courant existant dans ledit circuit et à la présence d'un bruit à large bande se trouvant dans une gamme prédéterminée de fréquences dans ledit circuit, ledit dispositif de commande comportant une pluralité de compteurs, et o ledit dispositif de commande incrémente ladite pluralité de compteurs d'une manière prédéterminée en fonction desdits signaux d'entrée et détermine périodiquement si un défaut par formation d'arc électrique est présent en

s'appuyant au moins en partie sur l'état de ladite pluralité de compteurs.

Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé permettant de déterminer si un arc électrique est présent dans un circuit électrique d'aéronef par traitement de signaux d'entrée qui correspondent à un courant existant dans ledit circuit et à la présence d'un bruit à large bande se trouvant dans une gamme prédéterminée de fréquences dans ledit circuit, ledit procédé comprenant les opérations qui consistent à incrémenter une pluralité de compteurs d'une manière prédéterminée en fonction desdits signaux d'entrée et à déterminer périodiquement si un défaut par formation d'arc est présent en s'appuyant au moins

en partie sur l'état de ladite pluralité de compteurs.

Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un détecteur de défaut électrique pour câblage d'aéronef, qui comprend un premier circuit de filtrage passe-bande qui répond à un signal d'entrée représentatif d'un état de signal électrique existant dans un circuit à contrôler, et qui laisse passer un signal de fréquence comprenant des composantes dudit signal d'entrée qui se trouvent à l'intérieur d'une première bande de fréquences prédéterminée; un deuxième circuit de filtrage passe-bande répondant audit signal d'entrée, qui laisse passer un signal de fréquence comprenant des composantes dudit signal d'entrée qui se trouvent à l'intérieur d'une deuxième bande de fréquences prédéterminée; et un circuit ET qui reçoit les signaux de fréquence venant des premier et deuxième circuits de filtrage passe- bande et en fait le produit logique (fonction

ET).

Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un "circuit intégré spécifique à certaines applications", ordinairement appelé ASIC, qui comprend un premier circuit de filtrage passe-bande répondant à un signal d'entrée représentatif d'un état de signal existant dans un circuit à contrôler, lequel circuit de filtrage laisse passer un signal de fréquence comprenant des composantes dudit signal d'entrée qui se trouvent à l'intérieur d'une première bande de fréquences prédéterminée, un deuxième circuit de filtrage passe-bande répondant audit signal d'entrée, qui laisse passer un signal de fréquence comprenant des composantes dudit signal d'entrée qui se trouvent à l'intérieur d'une deuxième bande de fréquences prédéterminée, et un circuit ET qui reçoit lesdits signaux de fréquence de la part desdits premier et deuxième circuits de filtrage passe-bande et en fait le

produit logique (fonction ET).

La description suivante, conçue à titre d'illustration, vise à donner une

meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est un schéma fonctionnel montrant un système de détection de défaut par formation d'arc électrique, constituant une forme de réalisation de l'invention; les figures 2 à 6b sont des organigrammes illustrant un programme de détection d'arc électrique destiné à un microprocesseur, selon un mode de réalisation de l'invention; les figures 7a à 13 sont des organigrammes montrant d'autres aspects du fonctionnement d'un microprocesseur selon un mode de réalisation de l'invention. On se reporte maintenant aux dessins et, pour commencer, à la figure 1, qui montre sous forme de schéma fonctionnel un nouveau système détecteur de défaut par formation d'arc électrique selon l'invention, qui est désigné dans son ensemble par le numéro de référence 10. Un défaut par formation d'arc électrique est indiqué schématiquement par le numéro de référence 25. Dans cet exemple, le système 10 de détection de défaut par formation d'arc électrique est associé avec un système électrique d'aéronef tel que le circuit à 115 V, 400 Hz désigné par la référence 15 qui doit être surveillé en ce qui concerne la formation de défauts par formation d'arc électrique; toutefois, l'invention n'est pas limitée au cas des circuits fonctionnant à 400 Hz. Au moins un capteur 16 est disposé en liaison avec le circuit 15 de façon à produire un signal représentatif de l'état de signaux,

comme par exemple la puissance, la tension ou le courant, dans le circuit 15.

Dans le mode de réalisation représenté, ce capteur 16 comprend un capteur de vitesse de variation de courant (di/dt). Un conducteur 15 faisant l'objet de la surveillance du circuit 15 passe dans le capteur 16 de vitesse de variation du courant (di/dt), lequel produit un signal représentatif de la vitesse de variation du courant dans le conducteur 15. La cellule 14 de l'aéronef constitue le trajet de

retour pour le système d'alimentation électrique.

Le capteur di/dt 16 peut comprendre une bobine en forme de tore possédant un noyau annulaire qui entoure le conducteur associé, une bobine de détection en forme de tore étant enroulée en hélice sur le noyau. Le noyau peut être fait en un matériau magnétique, comme ferrite, fer ou poudre moulée dotée de perméabilité magnétique, de sorte que le capteur peut répondre à des variations rapides du flux. Un entrefer peut être découpé dans le noyau en certains cas, afin de réduire la perméabilité, et le matériau du noyau est tel qu'il ne sature pas pendant le courant relativement intense produit par certaines formes d'arc

électrique, de sorte que la détection de l'arc est encore possible.

Le capteur di/dt 16 fournit un signal d'entrée à un circuit 24 de détection de défaut par formation d'arc électrique, lequel peut comporter un circuit détecteur de bruit à large bande, et à un circuit 26 de mesure de courant. Dans un mode de réalisation, les composants du circuit détecteur 24 de défaut par formation d'arc et le circuit 26 de mesure de courant sont disposés sur un circuit intégré spécifique à une application (ASIC) 30. Des signaux de sortie appropriés de l'ASIC 30 sont envoyés à un microrégisseur, ou un microprocesseur, (par exemple PIC16C73A) qui, sur la base d'une analyse et d'une poursuite du traitement des signaux produits par l'ASIC 30, décide s'il faut ou non envoyer à

une sortie 42 un signal de déclenchement, ou signal de "détection d'arc électrique".

Ce signal de déclenchement peut être utilisé pour activer un circuit de déclenchement (non représenté) qui peut faire en sorte de couper l'alimentation électrique à 115 V et 400 Hz vis-à-vis du ou des circuits dans lesquels l'arc a été détecté. Le détecteur de bruit à large bande 24 comprend un ou plusieurs circuits de filtrage passe- bande 50 qui reçoivent le signal de vitesse de variation du courant de la part du capteur di/dt 16. Les bandes passantes des circuits 50 sont choisies de façon qu'on puisse détecter la présence d'un bruit à large bande dans des bandes de fréquences particulières, lequel bruit peut se produire dans les circuits contrôlés en cas de défaut par formation d'arc électrique. Chacun des circuits de filtrage passe-bande 50 fournit un signal filtré, qui comprend les composantes d'un signal d'entrée fourni par le capteur di/dt qui se trouvent à l'intérieur de leurs bandes de fréquences passantes respectives, à un circuit 52

détecteur de signal.

Pendant le fonctionnement, le courant qui passe dans le fil 15 de l'aéronef surveillé produit un champ qui induit une tension dans le capteur di/dt 16. La tension de sortie du capteur 16 est principalement proportionnelle à la vitesse instantanée de variation du courant. On peut choisir l'étalonnage du capteur 16 de façon à produire un signal appartenant à un intervalle et un spectre de

fréquences o les arcs peuvent être distingués le plus facilement des charges.

Cet intervalle et ce spectre peuvent varier selon l'application, mais, pour un aéronef, un intervalle utile sera trouvé entre 100 et 150 kA/s et un spectre utile sera trouvé entre 100 Hz et 100 kHz.. La sortie du capteur 16 peut aussi être un circuit intégrateur, ou d'intégration sur le temps, 18. L'intégrateur peut être un circuit à résistance-capacité passif suivi par un intégrateur amplifié, dont le signal de sortie est proportionnel au courant alternatif. L'intégrateur 18 fournit un signal à échantillonner à un convertisseur analogique-numérique, ou A/D, 19. Selon un mode de réalisation, le signal de sortie du convertisseur A/D 19 est une série de valeurs de 8bits (au minimum) représentant le courant à un débit de 16 échantillons par demi-cycle. Le convertisseur A/D peut faire partie du microprocesseur, ou microrégisseur, 40. Lorsque la fréquence s'écarte de la valeur nominale, le temps compris entre des passages par zéro de la tension, détectés dans un circuit 21 de détection de passage par zéro, est mesuré au moyen de minuteries internes et est utilisé pour faire varier le débit d'échantillons afin

d'obtenir un nombre constant d'échantillons par cycle.

Le circuit détermine s'il existe un signal de niveau de déclenchement dans deux ou plus de deux bandes de fréquences. Pour cela, une partie du signal venant du capteur di/dt 16 est envoyée aux filtres passe-bande 50. Le nombre minimal de filtres passe-bande est de deux. Les bandes de fréquence des filtres sont choisies sur le spectre entre 10 kHz et 100 kHz. Selon un exemple, pour une

mise en oeuvre à deux bandes, les fréquences centrales sont de 30 kHz et 60 kHz.

Dans cet exemple, les signaux de sortie venant des filtres passe-bande 50 sont détectés (redressés) et filtrés au moyen d'un filtre passe-bas ayant une fréquence de coin de 5 kHz. Le signal relatif à chaque bande de fréquence est envoyé à un comparateur (détecteur de signal) 52, o il est comparé avec un niveau de tension de référence, et, s'il est suffisant, il provoque une impulsion de sortie. Le "niveau de déclenchement" du signal relatif à chaque bande qui est nécessaire pour produire une impulsion de sortie à partir du comparateur est déterminé par analyse de la signature produite par une charge qui n'est pas un arc électrique, pour l'application considérée. Des comparateurs supplémentaires (portes ET) sont utilisés pour envoyer une impulsion à chaque fois que des bandes de filtrage multiples reçoivent simultanément un signal de déclenchement dans leur bande. Les impulsions résultantes qui indiquent une acquisition de signal dans plusieurs bandes sont comptées par le microprocesseur 40 et sont utilisées dans certains algorithmes de détection d'arc électrique. Des échantillons de courant sont convertis en crêtedecourant, airedecourant, max(di/dt). Ces valeurs sont

stockées pour chaque demi-cycle de la tension.

L'utilisation des expressions "filtre passe-bande", "comparateur", "porte ET", et "intégrateur" ne limite pas l'invention à des équivalents matériels de ces dispositifs. Des équivalents logiciels de ces fonctions peuvent être mis en oeuvre, pour autant que le signal di/dt (venant du capteur 16) soit d'abord amplifié

et converti en valeurs numériques.

Dans le mode de réalisation présenté à titre d'exemple, un capteur de tension (non représenté) est mis en oeuvre sous la forme d'un diviseur à résistances qui fournit un niveau de tension atténué compatible avec les dispositifs logiques du type état solide. Le circuit 21 détecteur de passage par zéro est mis en oeuvre au moyen d'un filtre passe-bas (fréquence de coin de 1 kHz) et de comparateurs afin que soit fournie une valeur "1" numérique lorsque la tension est au-dessus de zéro

et une valeur "0" numérique lorsque la tension est en dessous de zéro.

Le microrégisseur 40 accepte les niveaux logiques et incorpore des minuteries afin de déterminer si la fréquence du système a augmenté ou diminué par rapport au cycle précédent. Le débit d'échantillons A/D est ensuite ajusté plus vite ou plus

lentement de façon à maintenir 33+/-1 échantillons par cycle.

Les organigrammes des figures 2 à 6b illustrent un procédé de détection d'arc électrique qui peut être mis en oeuvre au moyen des circuits et du

microprocesseur de la figure 1.

Des signaux d'entrée disponibles comprennent: 16 échantillons (d'un octet chacun) de courant par demi-cycle de tension (1 bit = 0,2 A instantané, dans l'exemple présenté); une impulsion de niveau logique indiquant la polarité de la tension, avec des transitions se produisant pour la tension nulle; un train d'impulsions indiquant les apparitions simultanées du signal di/dt dans deux bandes de fréquences (une impulsion = des signaux de courant simultanés à la fois dans la bande de 30 kHz et la bande de 60 kHz pendant au

moins 20 ps, dans l'exemple représenté).

Sur les figures 2 à 6b: crête I = crête du demi-cycle précédent crête2 = crête d'il y a deux demi-cycles crête3 = crête d'il y a trois demi-cycles crête4 = crête d'il y a quatre demi-cycles crête5 = crête d'il y a cinq demi-cycles di/dtl = max di/dt du demi-cycle précédent di/dt2 = max di/dt d'il y a deux demi- cycles di/dt3 = max di/dt d'il y a trois demi-cycles di/dt4 = max di/dt d'il y a quatre demi-cycles di/dt5 = max di/dt d'il y a cinq demi-cycles seuilde_di/dt_i = 0,25 (crête) seuilde_di/dt_2 = 0,17 (crête) seuilde_di/dt_3 = 0,20 (crête) seuildebruit = 16 seuilHF = 4 rapportlargeur/hauteur = aire_1/crête_1 montée_lente = crête 1-max_di/dt I comptageHF_1 = valeur de comptage de haute fréquence à partir du dernier demi-cycle L'invention utilise les formes d'onde de courant et le bruit à large bande pour déterminer si un arc électrique est présent dans des conducteurs électriques. Un arc de courant fort est identifié à une forme d'onde de courant qui présente une variation rapide du courant (di/dt) avec ou sans bruit à large bande

(de 10 kHz à 100 kHz dans un mode de réalisation) en fonction du niveau de di/dt.

Le tableau 1 ci-après résume les caractéristiques des arcs de courant fort pour des formes d'ondes de courant et indique comment des compteurs logiciels sont

incrémentés selon un mode de réalisation. Une description détaillée de la manière

dont les compteurs sont utilisés pour déterminer si un arc est présent ou s'il s'agit

d'un bruit de charge normal est présentée ultérieurement.

f1 existe des conditions pour lesquelles des charges présentent un bruit à large bande, un grand di/dt et des courants forts, dans des conditions de fonctionnement normales. Pour distinguer entre courant de charge normalement bruyant et courant de formation d'arc électrique, le procédé et l'appareil selon l'invention répondent à des niveaux prédéfinis pour di/dt, le bruit à large bande, les courants intenses, les courants s'amortissant et les rapports largeur/hauteur des courants. Le bruit à large bande est le produit logique de deux bandes de fréquences de manière logicielle (la valeur deux n'étant pas une limite). Si toutes deux sont présentes simultanément, alors une impulsion est reçue sur l'entrée du microrégisseur. Les impulsions sont comptées à chaque demi- cycle, sont stockées et sont repositionnées afin que soient détectées les composantes de fréquences

présentes dans le demi-cycle suivant.

Définition des termes et des variables Selon un mode de réalisation de l'invention:

seuildedi/dt_1 - la valeur de seuil vaut 0,25 fois le courant de crête.

Si, à l'intérieur d'un demi-cycle, di/dt dépasse ce seuil, la probabilité de la présence

d'un arc est forte.

seuildedi/dt_2 - la valeur de seuil vaut 0,17 fois le courant de crête.

Si, à l'intérieur d'un demi-cycle, di/dt dépasse ce seuil et que le bruit à large bande est présent avec un bruit de fonctionnement normal faible (accumulateurdebruit_HF<seuil de bruit), la probabilité de la présence d'un arc

est forte.

seuilde_di/dt_3 - la valeur de seuil vaut 0,20 fois le courant de crête.

Si, à l'intérieur d'un demi-cycle, di/dt dépasse ce seuil et que le bruit à large bande est présent avec un bruit de fonctionnement normal faible (accumulateurdebruit_HF < seuildebruit), la probabilité de la présence d'un

arc est forte.

seuildebruit- la valeur de seuil vaut 16. C'est le seuil de bruit à large bande de fonctionnement normal (accumulateur debruit_HF). Le procédé et l'appareil selon l'invention utilisent celui-ci pour déterminer si le bruit à large

bande est dû à un arc électrique ou résulte d'un fonctionnement normal de charges.

comptageHF_l - compteur entier qui contient la valeur de comptage de bruit à large bande du demi-cycle précédent. Plus cette valeur de comptage est

élevée et plus l'amplitude du bruit à large bande est grande.

seuil_HF - la valeur de seuil vaut 4. Ce seuil est le seuil de comptage du bruit à large bande résultant de la formation d'un arc électrique, si la valeur de comptage du bruit à large bande (comptageHFI) est supérieure à ce seuil et que le compteur de bruit à large bande de fonctionnement normal (accumulateurdebruit_HF) est en dessous du seuil_de bruit, alors la probabilité

d'un arc électrique est forte.

rapportlargeur/hauteur_1 - défini par aire_l/crête_1 montée_lente - défini par crête 1 - di/dt 1 crête0 - courant de crête du demi-cycle courant crête 1 - courant de crête du demi-cycle précédent crête2 - courant de crête d'il y a deux demi-cycles crête3 - courant de crête d'il y a trois demi-cycles crête4 - courant de crête d'il y a quatre demi-cycles crête5 courant de crête d'il y a cinq demi- cycles di/dtO - max di/dt** du demi-cycle courant di/dtl - max di/dt** du demi-cycle précédent di/dt2 max di/dt** d'il y a deux demi-cycles di/dt3 - max di/dt** d'il y a trois demi-cycles di/dt4 - max di/dt** d'il y a quatre demi-cycles di/dt5 - max di/dt** d'il y a cinq demi-cycles aire0 - aire* du demi-cycle courant aire 1 - aire* du dernier demi-cycle comptage duprofil-dedi/dt - contient le nombre entier de fois que

di/dt a dépassé des seuils fixés, comme spécifié dans le tableau 1.

demi-cycle.à_courant_fort - contient le nombre entier de demi-cycles

dépassant 16 A en courant de crête.

comptagededemi-cyclesavec_arc - contient le nombre entier de fois qu'un demi-cycle avec arc a été détecté. Le demi-cycle avec arc est décrit dans

le tableau 1.

comptageHF_1 - contient le nombre entier correspondant à la valeur

de comptage du bruit à large bande venant du demi-cycle précédent.

comptageduprofil-deHF - contient le nombre entier correspondant à la valeur de comptage accumulée du bruit à large bande venant des demicycles précédents. accumulateurdebruit_HF - contient le nombre entier correspondant à la valeur de comptage de haute fréquence pendant le démarrage ou l'état

stationnaire (courants inférieurs à 16 A).

demi-cyclemanquant- variable booléenne fixée à VRAI lorsqu'un

demi-cycle sans arc suit un demi-cycle avec arc.

TABLEAU 1 (chaque rangée caractérise un demi-cycle avec arc) Courant de crête di/dt Bruit à large Valeur de Valeur de Valeur de à rapport (dt** = 78 lps) bande*** comptage des comptage comptage largeur/hauteur* > 2 de haute demi-cycles du profil du profil fréquence avec arc de di/dt de HF >16A >0,250 fois le non incrément incrément inchangée courant de crête nécessaire >16A >0,125 fois le nécessaire incrément inchangée incrément courant de crête >16A >0,200 fois le nécessaire incrément incrément incrément courant de crête

* L'aire est la somme des valeurs des 16 échantillons par demi-cycle.

** Max di/dt est la différence maximale entre échantillons du courant pour le flanc montant. dt est le temps qui sépare deux échantillons de la forme d'onde de courant. Ce temps entre échantillons varie dynamiquement avec la fréquence de ligne de façon à donner une meilleure couverture pour la forme

d'onde du courant jusqu'à 400 + 50 Hz.

*** Le bruit à large bande de haute fréquence est la présence du bruit

à large bande pendant un arc électrique.

Les algorithmes suivants ont été mis à l'échelle pour la détection d'un arc de 5 A, selon un mode de réalisation de l'invention. Les numéros de références indiqués entre parenthèses correspondent aux numéros de référence qu'on trouvera

sur les organigrammes des figures 2 à 6b.

Dans ce mode de réalisation, les variables booléennes sont fixées comme suit: la grandeur demi-cyclemanquant (141) est fixée à VRAI si toutes les conditions suivantes sont satisfaites (figure 2): (140) crêtel <crête2 crête 1 > 9 A comptagededemi-cycles_avec_arc > 0 crête2 - crête l > 16 A La grandeur arc_à_courant_fort (105, 109) est fixée à VRAI si toutes les conditions suivantes sont satisfaites (101) crêtel > 16 A rapportlargeur/hauteur_l > 2 (103) di/dtl > seuil_de_di/dt_l ou bien (101) crête 1 < crête2 crête 1 > 9 A (104) di/dtl > seuilde_di/dt_2 (108) comptageHF_l > seuil_HF accumulateurde_bruit_HF < seuildebruit Les compteurs d'algorithmes sont incrémentés et effacés dans les conditions suivantes (figure 3): (101) Si (crête I > 16 A et montée_lente > 2), alors vérifier ce qui suit: Incrémenter comptageduprofildi/dt (105, 111) si toutes les conditions suivantes sont satisfaites (103) di/dt 1 > seuildedi/dt_1 ou bien (104) di/dtl > seuildedi/dt_2 (110) di/dtl > seuildedi/dt_3

(108)

comptageHF_1 > seuil_HF accumulateurdebruit_HF < seuildebruit Incrémenter comptage_duprofil_HF (107, 109) si toutes les conditions suivantes sont satisfaites:

(103)

di/dtl > seuildi/dtIl (106) comptageHF_I > seuil_HF accumulateurdebruit_HF < seuildebruit ou bien

(104)

di/dtl > seuil_dildt_2 (108) comptageHF_l > seuil_HF accumulateurdebruit_HF < seuil_de_bruit Incrémenter comptagedesdemi-cyclesavec_arc (105, 109) si toutes les conditions suivantes sont satisfaites: (103) di/dtl > seuil de di/dtIl ou bien

(104)

di/dtl > seuil_de_di/dt_2 (108) comptageHF_l > seuil_HF accumulateurde_bruit_HF < seuil_de_bruit Conditions de démarrage (figure 4): Démarrage de la lampe à tungstène

(102, 105)

Si crêtel > 12 Aet crête2 > 12 Aet crête3 > 12 Aet crête4 > 12 A et demicyclemanquant = FAUX), alors contrôler ce qui suit:

(116, 118)

Si (((crêtel < (crête3 - 2,4 A)) et (crêtel < crête2)) et ((crête2 < crête3) et (crête2 < crête4 - 2,4 A))) alors, repositionner: comptagedesdemi-cycles_avec_arc = 0 - comptageduprofildedi/dt = 0 comptageduprofilde_HF = 0 - arc_à_courant_fort = FAUX Démarrage de la charge inductive

(102, 115)

Si (crêtel > 12 A et crête2 > 12 A et crête3 > 12 A et crête4 > 12 A et demi-cyclemanquant = FAUX), alors contrôler ce qui suit:

(117, 120, 121)

((crête3>crêtel) et (crête5 > crête3) et (di/dtl < crête 1 / 2) et (di/dt2 < crête2 / 2) et (di/dt3 < crête3 / 2) et ((di/dt5 + 0,5 A) > di/dt3) et ((di/dt3 + 0,5 A) > di/dtl) et (montée_lente > 16A)) alors, repositionner: - comptageduprofildedi/dt = 0 - comptageduprofildeHF = 0 arc_à_courant_fort = FAUX Si (pas de demi-cycle avec arc dans la demiseconde venant après le dernier demi-cycle avec arc, alors effacer tous les compteurs), un défaut par formation d'arc électrique d'une ligne sous tension au neutre ou d'une ligne sous tension à la terre est présent dans les conditions suivantes des compteurs logiciels ci-dessus indiqués (figure 5): DECLENCHER (signal de déclenchement 132) SI: (131) Si (comptagedesdemi-cycles_avecarc > 6) ou bien (124)

Si (demi-cycleshà_courant_fort = 3 en moins de 0,5 s et demi-

cyclemanquant = VRAI et comptageduprofildedi/dt > 1 et comptage des demi-cycles avec arc> 1) ou bien (135)

Si (demi-cycles_à_courant_fort = 4 en moins de 0,5 s et demi-

cyclemanquant = VRAI et comptagedes_demi-

cyclesavec_arc_élevé > 2) ou bien (136)

Si (demi-cycles_à_courant_fort = 5 en moins de 0,5 s et demi-

cyclemanquant = VRAI et comptagedes_demi-

cyclesavec_arc > 3) ou bien (figure 6a) (137) Si (demicycles_à_courant_fort = 5 en moins de 0,5 s et comptagedes_demicycles_avec_arc > 3 et di/dt l > di/dt3 et comptageduprofildedi/dt > 2) ou bien (138) Si (demi-cycles_à_courant_fort =5 en moins de 0,5 s et comptagedesdemi-cycles_avec_arc > 3 et di/dtl > di/dt3 et comptageduprofildeHF > 2 et comptageduprofil-dedi/dt

> 1)

ou bien

(126, 125, 127)

Si (5 <demi-cycles_à_courant_fort <9 en moins de 0,5 s et comptagedesdemi-cycles_avec_arc > 3 et demi-cycle_ manquant = VRAI) ou bien (126, 125, 128) (figure 6b) Si (5 <demi- cycles_à_courant_fort < 9 en moins de 0,5 s et comptagedesdemi- cyclesavec_arc > 3 et comptageduprofildedi/dt > 3) ou bien

(126, 125, 129)

Si (5 < demi-cycles_à_courant_fort < 9 en moins de 0,5 s et comptagedesdemi-cycles_avec_arc>3 et comptage duprofilde_-HF>1 et comptageduprofil dedi/dt >2) ou bien

(126, 125, 130)

Si (5 <demi-cycles_à_courant_fort < 9 en moins de 0,5 s et comptagedesdemi-cycles_avec_arc > 3 et comptageduprofildeHF > 2 et comptageduprofildedi/dt > 1) On se reporte maintenant aux figures 7a à 13, qui montrent, sous forme d'organigrammes, un exemple des données de servitude et des programmes

d'installation du microprocesseur 40 de la figure 1, selon un mode de réalisation.

Ces organigrammes ne sont qu'un exemple des données de configuration du microprocesseur et ne visent nullement à limiter l'invention. Au contraire, l'invention vise à détecter des défauts par formation d'arc électrique dans un circuit tel que décrit ci-dessus, et comme représenté en liaison avec les figures 1 à 6b, qui montrent un mode de réalisation d'un tel système de détection d'arc électrique destiné à être utilisé dans un aéronef. Les figures 7a et 7b représentent un programme principal du microrégisseur comportant des sous-programmes tels que l'initialisation du microrégisseur initialisé 202, la fixation de diverses valeurs zéro pour l'ASIC (par exemple, décalagezéroASIC_204) illustré et décrit ci-dessus en liaison avec la

figure 1, et la fixation des intervalles entre échantillons. D'autres sous-

programmes comprennent un programme d'auto-contrôle 208, un programme de fixation d'intervalles entre échantillons 206, un programme d'acquisition de données de démarrage 214, dont des détails supplémentaires sont présentés sur les figures 8 à 13 suivantes. Les algorithmes 212 de détection d'arc qui sont représentés sur la figure 7a sont en outre illustrés et décrits ci-dessus en liaison

avec les figures 2 à 6b.

La figure 8 est un organigramme, présenté à titre d'exemple,

du programme 206 de fixation de l'intervalle entre échantillons.

Les figures 9a à 9c montrent d'autres détails d'un organigramme, présenté à titre d'exemple, d'un programme d'interruption des échantillons

analogique-numérique (A/D).

Les figures lOa et lO0b forment un organigramme, présenté à titre

d'exemple, pour le programme de décalage de zéros 206 de l'ASIC. La figure 11 est un organigramme, présenté à titre d'exemple, pour un

programme de réglage d'accord fin 216 de la figure 10b.

Les figures 12 et 13 sont respectivement des organigrammes, présentés à titre d'exemple, pour des programmes d'auto-contrôle et d'acquisition de données

de démarrage, 208 et 214, de la figure 7a.

En liaison avec le programme 206 de fixation de l'intervalle entre échantillons de la figure 8, la période est formée des 8 bits supérieurs d'un mot et est incrémentée toutes les 400 ns, du flanc montant d'un passage par zéro de la tension à celui du passage suivant par zéro de la tension, o il est repositionné et relancé. L'intervalle entre échantillons est utilisé pour fixer la période d'échantillonnage de la forme analogique à la forme numérique à chaque cycle de

ligne.

En ce qui concerne le programme de réglage d'accord fin de la figure 11, la référence HC se rapporte au signal d'entrée de courant fort. La donnée d'étalonnage fin est une quantité de 16 bits, tandis que les données d'étalonnage fin

inférieures se rapportent aux 8 bits inférieurs de la quantité de 16 bits.

Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des

procédés et des dispositifs dont la description vient d'être donnée à titre

simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne

sortant pas du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé permettant de déterminer si un arc électrique est présent dans un circuit électrique d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: détecter un courant dans ledit circuit et créer un signal de détection correspondant; déterminer la présence d'un bruit à bande large dans le signal de détection et produire un signal de sortie correspondant; et traiter ledit signal d'entrée et ledit signal de sortie d'une façon prédéterminée afin de déterminer si un défaut par formation d'arc électrique est

présent dans ledit circuit.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'opération consistant à produire un signal de déclenchement en réponse à la détermination du fait qu'un défaut par formation d'arc électrique est présent dans

ledit circuit.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit signal d'entrée comprend un signal de la forme di/dt et en ce que ledit traitement comprend l'incrémentation d'une pluralité de compteurs en fonction dudit signal de détection et dudit signal de sortie, et la détermination périodique du fait qu'un défaut par formation d'arc électrique est ou non présent au moins partiellement sur

la base de l'état desdits compteurs.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, si aucun demi-cycle avec formation d'arc n'est détecté en une durée prédéterminée après le

dernier demi-cycle avec formation d'arc, alors tous les compteurs sont effacés.

5. Système permettant de déterminer si un arc électrique est présent dans un circuit électrique (15) d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend: un capteur (16) qui détecte un courant dans ledit circuit et crée un signal de capteur correspondant; un circuit (50) qui détermine la présence d'un bruit à large bande dans ledit signal de capteur et produit un signal de sortie correspondant; et un dispositif de commande qui traite ledit signal de capteur et ledit signal de sortie d'une façon prédéterminée afin de déterminer si un défaut par

formation d'arc électrique est ou non présent dans ledit circuit (15).

6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de commande produit un signal de déclenchement en réponse au fait qu'il a été déterminé qu'un défaut par formation d'arc électrique était présent dans ledit

circuit (15).

7. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de commande comporte une pluralité de compteurs et incrémente ladite pluralité de compteurs d'une façon prédéterminée en fonction dudit signal de capteur et dudit signal de sortie, et détermine périodiquement si un défaut par formation d'arc

électrique est présent au moins en partie sur la base de l'état desdits compteurs.

8. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits

compteurs sont mis en oeuvre sous forme logicielle.

9. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un détecteur (21) de passage par zéro de la tension, qui est couplé audit circuit d'aéronef et audit dispositif de commande, et en ce que ledit dispositif de commande traite également les informations relatives aux passages par zéro de la tension afin de déterminer si un défaut par formation d'arc électrique est ou non

présent dans ledit circuit (15).

10. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que, si aucun demi-cycle avec arc n'est détecté en une durée prédéterminée après le dernier demi-cycle avec arc, alors tous les compteurs sont effacés par le dispositif de commande.

11. Dispositif de commande permettant de déterminer si un arc est ou non présent dans un circuit électrique (15) d'aéronef en réponse à des signaux d'entrée, caractérisé en ce que lesdits signaux d'entrée correspondent à un courant présent dans ledit circuit et à la présence d'un bruit à large bande dans un intervalle prédéterminé de fréquences dans ledit circuit; ledit dispositif de commande comportant une pluralité de compteurs, o ledit dispositif de commande incrémente les compteurs d'une façon prédéterminée en fonction desdits signaux d'entrée et détermine périodiquement si un défaut par formation d'arc électrique est présent au moins en partie sur la base

de l'état desdits compteurs.

12. Dispositif de commande selon la revendication 11, o le dispositif de commande produit en outre un signal de déclenchement en réponse au fait qu'il a été déterminé qu'un défaut par formation d'arc électrique était présent dans ledit

circuit (15).

13. Dispositif de commande selon la revendication 11, caractérisé en

ce que lesdits compteurs sont mis en oeuvre sous forme logicielle.

14. Dispositif de commande selon la revendication 11, caractérisé en ce que, si aucun demi-cycle avec arc n'est détecté en une durée prédéterminée

après le dernier demi-cycle avec arc, alors tous les compteurs sont effacés.

15. Procédé de détermination du fait qu'un arc électrique est ou non présent dans un circuit électrique d'aéronef en réponse à des signaux d'entrée, caractérisé en ce que lesdits signaux d'entrée correspondent à un courant présent dans ledit circuit et à la présence d'un bruit à large bande dans un intervalle prédéterminé de fréquences dans ledit circuit, ledit procédé étant en outre caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: incrémenter une pluralité de compteurs d'une façon prédéterminée en fonction desdits signaux d'entrée; et déterminer périodiquement si un défaut par formation d'arc électrique

est ou non présent au moins en partie sur la base de l'état desdits compteurs.

16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'opération consistant à produire un signal de déclenchement en réponse au fait qu'il a été déterminé qu'un défaut par formation d'arc électrique était

présent dans le circuit.

17. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que, si aucun demi-cycle avec arc n'est détecté en une durée prédéterminée après le dernier

demi-cycle avec arc, alors tous les compteurs sont effacés.

18. Détecteur de défaut électrique pour câblage d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier circuit de filtrage passe-bande (50) qui répond à un signal d'entrée représentatif d'un état de signal électrique d'un circuit à contrôler, et qui laisse passer un signal de fréquence comprenant des composantes de signal dudit signal d'entrée, lesquelles composantes se trouvent à l'intérieur d'une première bande de fréquences prédéterminée; un deuxième circuit de filtrage passe-bande (50) qui répond audit signal d'entrée et laisse passer un signal de fréquence comprenant des composantes de signal dudit signal d'entrée, qui se trouvent à l'intérieur d'une deuxième bande de fréquences prédéterminée; et un circuit ET qui reçoit des signaux de fréquence venant des premier et deuxième circuits de filtrage passe-bande et en fait le produit logique

(fonction ET).

19. Détecteur de défaut électrique selon la revendication 18, caractérisé en ce que les première et deuxième bandes de fréquences sont choisies de façon à être représentatives d'un spectre de fréquences typique de défauts par

formation d'arc électrique dans un système électrique d'aéronef.

20. Détecteur de défaut électrique selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un capteur (16) de vitesse de variation du courant, servant à produire ledit signal d'entrée.

21. Détecteur de défaut électrique selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif de commande couplé audit circuit ET et servant à recevoir les signaux dont il a été formé le produit logique, ainsi qu'à produire un signal de déclenchement dans le cas o un défaut par

formation d'arc électrique est présent.

22. Circuit intégré spécifique à une application, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier circuit de filtrage passe-bande (50) répondant à un signal d'entrée représentatif d'un état de signal dans un circuit devant être contrôlé, lequel circuit de filtrage laisse passer un signal de fréquence comprenant des composantes de signal dudit signal d'entrée qui se trouvent à l'intérieur d'une première bande de fréquences prédéterminée; un deuxième circuit de filtrage passe-bande (50) répondant audit signal d'entrée, qui laisse passer un signal de fréquence correspondant aux composantes de signal dudit signal d'entrée qui se trouvent à l'intérieur d'une deuxième bande de fréquences prédéterminée; et un circuit ET qui reçoit lesdits signaux de fréquence venant desdits

premier et deuxième circuits de filtrage passe-bande et en fait le produit logique.

23. Circuit intégré spécifique à une application selon la revendication 22, o lesdites première et deuxième bandes de fréquences sont choisies de façon à être représentatives d'un spectre de fréquences qui est typique de défauts par

formation d'arc électrique dans un système électrique d'aéronef.