FR2792766A1 - Dispositif de detection pour commutation de charges electriques - Google Patents
Dispositif de detection pour commutation de charges electriques Download PDFInfo
- Publication number
- FR2792766A1 FR2792766A1 FR9904981A FR9904981A FR2792766A1 FR 2792766 A1 FR2792766 A1 FR 2792766A1 FR 9904981 A FR9904981 A FR 9904981A FR 9904981 A FR9904981 A FR 9904981A FR 2792766 A1 FR2792766 A1 FR 2792766A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- contact
- current
- voltage
- microcontroller
- electrical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
- H01H9/56—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
- G01R31/3277—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches
- G01R31/3278—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches of relays, solenoids or reed switches
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/0015—Means for testing or for inspecting contacts, e.g. wear indicator
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
- H01H9/541—Contacts shunted by semiconductor devices
- H01H9/542—Contacts shunted by static switch means
- H01H2009/545—Contacts shunted by static switch means comprising a parallel semiconductor switch being fired optically, e.g. using a photocoupler
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
- H01H9/541—Contacts shunted by semiconductor devices
- H01H9/542—Contacts shunted by static switch means
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/13—Modifications for switching at zero crossing
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/28—Modifications for introducing a time delay before switching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
Abstract
L'invention propose un dispositif de détection (10) d'inversion de courant (Ich) dans un contact électrique (12) à déplacement mécanique. Le dispositif comporte des moyens (RI, D1, D2, 16) pour générer, lorsque le contact électrique est fermé, un premier signal logique changeant d'état lorsque la tension résiduelle (Vc) aux bornes du contact électrique, produite par le passage du courant (Ich) dans le contact, change de polarité.Les dits moyens fournissent, lorsque le contact électrique est ouvert, un second signal logique changeant d'état lorsque la tension aux bornes du contact électrique change de polarité. Applications : commutateurs électriques, relais électromécaniques, relais hybrides, système de diagnostique d'un contact électrique.
Description
DISPOSITIF DE DETECTION
POUR COMMUTATION DE CHARGES ELECTRIQUES
L'invention concerne un dispositif électronique de détection destiné à assurer une commutation optimale de charges sur un circuit (ou
réseau) électrique.
La connexion et la déconnexion des charges sur un circuit électrique sont assurées par des systèmes de commutation parmi lesquels on trouve les commutateurs électriques, les relais électromécaniques, les
relais hybrides, et les disjoncteurs pour la protection du réseau.
La mise sous tension ou hors tension des charges sur un circuit électrique sous tension produit des phénomènes pouvant perturber le circuit électrique et dégrader le système de commutation. Par exemple, la commutation par un relais électromécanique des charges sur un circuit électrique sous tension, et particulièrement lorsque les charges sont inductives, produit des arcs entre les contacts du relais au moment de leur ouverture ou de leur fermeture. A la fermeture lorsque le courant s'établit dans le circuit électrique et à l'ouverture lors de l'interruption du courant dans
le même circuit.
Ces arcs de commutation dégradent la qualité et diminuent la fiabilité des contacts par l'accroissement de leur résistance de contact produisant un échauffement anormal voir une destruction des contacts par le
passage du courant.
La fermeture des contacts électriques à déplacement mécanique d'un commutateur, suite à un ordre de commutation, peut s'effectuer à un instant quelconque d'une période de la tension du circuit électrique ou dans le cas d'une ouverture du contact, à un instant quelconque d'une période du courant électrique dans le circuit. Ces fermetures et ouvertures à un moment aléatoire au cours d'une période respectivement de tension et de courant, produit, dans des cas défavorables de commutation, des forts arcs électriques entre les contacts. Par exemple la fermeture du contact électrique, lorsque la tension du circuit électrique est proche de son maximum, produira un ou plusieurs forts arcs électriques qui auront comme conséquence d'une part la dégradation rapide des contacts électriques du relais par étincelage et d'autre part des fortes perturbations du circuit pouvant avoir des effets nuisibles pour les charges connectées sur ce circuit Un phénomène semblable se produit à l'ouverture du contact au
moment de l'interruption du courant dans le circuit électrique.
Afin de palier -les problèmes de l'art antérieur, I'invention propose un dispositif de détection d'inversion de courant dans un contact électrique à déplacement mécanique, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour générer, lorsque le contact électrique est fermé, un premier signal logique changeant d'état lorsque la tension résiduelle aux bornes du contact électrique, produite par le passage du courant dans le contact,
change de polarité.
Le dispositif permet, lorsque le contact électrique est fermé, de détecter le passage du courant dans le circuit électrique et par conséquent
dans le contact électrique, par une valeur sensiblement égale à 0 ampère.
En effet, le contact électrique fermé présente une résistance très faible mais non nulle. Cette résistance de contact produit une chute de tension électrique résiduelle Vc aux bornes du contact sensiblement proportionnelle au courant parcourant le contact. C'est cet effet qui sera exploité pour déterminer l'inversion du courant dans le circuit électrique et son passage par une valeur
sensiblement nulle lors du changement de polarité.
Les dits moyens fournissent, lorsque le contact électrique est ouvert, un second signal logique changeant d'état lorsque la tension du circuit
électrique aux bornes du contact électrique change de polarité.
Dans une réalisation du dispositif selon l'invention, les premier et
second signaux logiques sont foumrnis sur une même sortie.
Le dispositif selon l'invention trouve une application particulièrement intéressante dans le contrôle de l'ouverture et de la fermeture de systèmes de commutation électriques tels que les contacteurs électromécaniques, relais électromécaniques, relais électromécaniques dont le contact est assisté par semi-conducteurs (relais hybrides) ou tout autre dispositif
comportant un contact électrique à déplacement mécanique.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la
lecture de la description d'exemple de réalisation du dispositif selon
l'invention dans lesquels: - les figures la et lb représentent un schéma de principe du dispositif selon l'invention connecté aux bornes d'un contact électrique inséré dans un
circuit électrique.
- les figures 2a et 2b représentent en fonction du temps t respectivement la tension aux bornes du contact électrique ouvert et le
second signal logique en sortie des moyens de détection.
- les figures 3a, 3b et 3c représentent en fonction du temps t respectivement le courant dans le contact électrique fermé, le premier signal logique en sortie des moyens de détection et la tension aux bornes du
contact fermé.
- la figure 4 représente un schéma de principe d'un relais hybride
comportant le dispositif de détection selon l'invention.
La figure l1a représente un schéma de principe d'un dispositif de détection 10 connecté en parallèle sur les deux bornes A et B d'un contact électrique 12 en position ouvert. La figure 1 b représente le même schéma de principe de la figure l1a avec le contact électrique en position fermé. Le contact électrique 12 est inséré en série avec une charge 14 dans un circuit électrique CE à courant alternatif sous une tension U appliquée à deux
bornes d'alimentation C1 et C2 du circuit électrique.
Les moyens du dispositif de détection 10 selon l'invention comportent une résistance de limitation R1 en série avec deux diodes D1 et D2 montées en parallèle tête-bêche et un comparateur 16 ayant deux entrées différentielles E1 et E2 connectées aux bornes des diodes D1 et D2, une sortie logique SO du comparateur 16 fournissant un signal logique changeant d'état avec le changement de la polarité d'une tension Vd aux bornes des
diodes D1 et D2.
Nous allons par la suite décrire le principe de fonctionnement du
dispositif de détection connecté aux bornes A et B du contact électrique 12.
Lorsque le contact électrique 12 est ouvert (figure la) le courant I dans le circuit électrique sera considéré comme de valeur négligeable par rapport à un courant Ich lorsque le contact 12 est fermé alimentant la charge 14. Dans le cas du contact électrique ouvert, la tension V aux bornes du contact électrique est sensiblement identique à la tension U du circuit électrique. La tension V aux bornes du contact produit un courant alternatif il dans les diodes D1 et D2 limité par la résistance de limitation R1. Le courant il parcourt dans un sens une des deux diodes en parallèle tête-bêche, lors d'une des deux alternances de la tension V aux bornes du contact électrique 12, et dans l'autre sens l'autre diode lors de l'autre alternance de la tension V aux bornes du contact. A chaque alternance les diodes D1 et D2 seront alternativement l'une à l'état passant et l'autre à l'état bloqué. La tension Vd aux bornes des diodes appliquée aux entrées différentielles E1 et E2 du comparateur 16 sera sensiblement la tension de seuil de conduction des
diodes soit environ 0,7 volts pour une diode au silicium.
Lors d'une alternance de tension, la tension de seuil des diodes appliquée aux entrées différentielles E1 et E2 du comparateur est d'une polarité telle que la sortie du comparateur fournit un signal dans un état logique (0, 1) et lors de l'autre alternance de polarité opposée la tension de seuil étant inversée le comparateur fournit l'état logique complémentaire. Les figures 2a et 2b montrent en fonction du temps t respectivement la tension V aux bornes du contact électrique et la tension en sortie logique SO du comparateur. Un front de montée se produisant à la sortie logique SO du comparateur lors d'un changement de polarité de la tension V dans un sens, puis un front de descente lors du changement de polarité suivant, de la
même tension V, dans l'autre sens.
Lorsque le contact électrique est fermé (figure lb), un courant électrique Ich alimentant la charge s'établit dans le circuit électrique à travers le contact électrique 12. Le contact électrique 12 présente une résistance r de contact dont la valeur est liée à différents paramètres parmi lesquels on peut citer, la pression et la surface de contact, le type de métal en contact ou autres paramètres. Cette résistance r de faible valeur produit au passage du courant une différence de potentiel résiduelle de contact Vc entre les bornes du contact électrique telle que: Vc = r.lch La résistance de contact r peut être admise comme purement résistive aux fréquences de fonctionnement habituelles des circuits électriques de
l'ordre de 50 à 400 Hz.
Dans un fonctionnement habituel du contact fermé traversé par le courant électrique, le potentiel Vd aux bornes des diodes D1, D2 appliqué aux entrées différentielles E1 et E2 du comparateur 16 sera sensiblement identique au potentiel résiduel de contact Vc, ce potentiel Vc étant inférieur à la tension de seuil des diodes D1 et D2 mais de niveau suffisant pour effectuer le basculement du comparateur avec changement d'état à sa sortie logique SO lors du changement de polarité du potentiel résiduel de contact
Vc aux bornes du contact.
A titre d'exemple, la tension résiduelle Vc aux bornes du contact électrique fermé d'un relais de puissance parcouru par un courant maximal
de 20 ampères est de l'ordre de150 millivolts.
Dans cette configuration contact fermé, le changement d'état logique (0 et 1) en sortie du comparateur 16 se produit lors de changement de polarité du potentiel résiduel de contact Vc soit lors du changement du sens du courant dans le circuit électrique puisque ce potentiel résiduel Vc de
contact est proportionnel au courant Ich dans le circuit électrique (Vc = r.lch).
Les figures 3a et 3b montrent en fonction du temps t respectivement, la tension résiduelle Vc aux bornes du contact, image du courant Ich dans le circuit électrique CE (et dans le contact 12), et la tension logique en sortie SO du comparateur. Un front de montée se produit à la sortie logique SO du comparateur lors d'un changement de polarité dans un sens du courant Ich puis un front de descente lors du changement de polarité suivant dans l'autre sens. - Le dispositif de détection 10 fournit à une même sortie logique SO du comparateur 16 d'une part, lorsque le contact est ouvert, un premier signal logique changeant d'état à chaque passage sensiblement par 0 volt de la tension U du circuit électrique, le dispositif détectant les 0 de tension du circuit électrique, et d'autre part, lorsque le contact est fermé, un second signal logique changeant d'état à chaque passage par sensiblement 0 ampère du courant dans la charge, le dispositif détectant les 0 de courant
dans la charge.
De plus, on peut utiliser la tension aux bornes du contact pour faire une mesure du courant circulant dans la charge. A cet effet, le dispositif de détection comporte une sortie analogique SA prise au point de jonction de la résistance de limitation R1 et les diodes D1, D2. Cette sortie analogique SA fournit, lorsque le contact est fermé, par rapport à un potentiel de référence Rf, une tension Vs proportionnelle à la tension résiduelle de contact Vc soit, proportionnelle au courant Ich circulant dans le contact et dans le circuit électrique. La figure 3c montre la tension Vs aux bornes du contact fermé, en
fonction du temps.
Le dispositif de détection 10 selon l'invention peut être associé à un microcontrôleur 18 afin de réaliser un système de diagnostic du contact électrique. Le microcontrôleur 18, représenté aux figures la et lb, reçoit à une entrée analogique 20 la tension Vs en sortie analogique SA du dispositif de détection et à une entrée logique 22 le niveau logique en sortie SO du comparateur fournissant au microcontrôleur l'information de passage par 0
de courant et 0 de tension du circuit électrique.
Le microcontrôleur comporte des premiers moyens pour effectuer, lorsque le contact est fermé, une acquisition du niveau de la tension maximum analogique Vsm aux bornes du contact 12 à chaque alternance au moment du passage par un maximum du courant dans la charge 14; a cet effet, l'acquisition par le microcontrôleur de la tension maximun Vsm correspondant à une tension résiduelle maximun Vcm aux bornes du contact et à un courant maximun dans le circuit électrique, est effectuée après un délai d'attente dT commençant au passage par un zéro de courant, le délai d'attente dT étant sensiblement égal au quart de la période T du courant
alternatif dans le circuit.
La valeur analogique de la tension maximum Vsm aux bornes du
contact peut être interprétée de plusieurs façons.
Si la tension maximum Vsm dépasse une valeur prédéfinie: - soit le courant que parcourt le contact est trop important; - soit la résistance de contact a augmenté par usure;
- soit c'est le produit des deux.
Si la tension analogique Vsm est inférieure à la valeur prédéfinie: - soit le contact est en bon état et le courant est inférieur ou égal au maximum autorisé; - soit le contact est un peu usé et le courant est inférieur au maximum autorisé. De plus, au cours d'une période de fermeture du contact, le microcontrôleur peut, par acquisitions successives du courant dans le temps, surveiller l'évolution du courant dans la charge et enclencher une action de disjonction du circuit électrique. A cet effet le microcontrôleur comporte des seconds moyens pour mémoriser des acquisitions successives du courant maximum dans le temps et effectuer une ouverture du contact électrique commandé par une bobine d'actionnement 24 du contact 12, lorsque l'évolution du courant sort de l'épure d'une courbe de fumée. Plusieurs actions peuvent être menées suite aux observations faites précédemment: - soit, on considère le défaut mineur (par exemple, début d'usure des contacts) et la seule action à mener sera l'activation d'une information témoin d'usure signalant la nécessité d'une action préventive de remplacement du relais. - soit le défaut est majeur (usure avancée des contacts, surcharge importante) et le microcontrôleur effectue une action commandant l'ouverture
du contact, équivalent à une disjonction.
Dans une configuration hautement fiabilisée, une information de température peut également être prise en compte par le microcontrôleur et
interprétée conjointement aux autres informations.
Un tel système comportant le microcontrôleur exploitant entre autre les informations fournies par le dispositif de détection selon l'invention permet de réaliser des fonctions de diagnostic de l'état des contacts électriques et faire éventuellement une détection de surcharge du circuit
électrique et des actions induites de coupure.
Les relais de type électromécanique comportent un ou plusieurs contacts électriques à déplacement mécanique couplés à un élément mobile du circuit magnétique d'un électroaimant. La commande de l'électroaimant est effectuée par l'alimentation de sa bobine qui en produisant un flux d'induction dans le circuit magnétique entraîne le déplacement de l'élément
mobile et la fermeture ou l'ouverture des contacts électriques du relais.
Les relais électromécaniques présentent des retards entre le moment de la commande de l'électroaimant par l'alimentation de sa bobine et la fermeture ou l'ouverture effective de son contact électrique. Ces retards sont
principalement dûs à l'inertie de l'élément mobile du relais.
Certains systèmes de commande des relais électromécaniques prennent en compte ces retards à la fermeture ou à l'ouverture des contacts afin d'effectuer une commutation à des moments favorables de tension ou de
courant dans le circuit électrique.
Ces temps de retard sont susceptibles de varier dans le temps par le vieillissement, l'usure du mécanisme du relais ou par d'autres causes. Ces variations des temps de retard peuvent être assez importantes pour que les fermetures et les ouvertures du contact électrique se produisent à des instants trop éloignés des instants favorables de commutation initialement prévus. Le dispositif de détection selon l'invention associé au microcontrôleur permet par la mesure de la tension aux bornes du contact électrique de 0 déterminer le moment de la fermeture et de l'ouverture du contact et en déduire le temps de retard réel existant entre le moment de sa commande et l'instant de la fermeture ou de l'ouverture du contact. A cet effet, le microcontrôleur 18 comporte des troisièmes moyens de mesure d'une part, du temps de retard de fermeture dTF entre le moment de l'alimentation de la bobine d'actionnement 24 du contact 12 et l'instant de fermeture du contact et d'autre part, du temps de retard d'ouverture dTO entre le moment de l'interruption de l'alimentation de la bobine d'actionnement du contact et
l'instant d'ouverture du contact.
Le dispositif selon l'invention peut être utilisé dans des systèmes de commutation comportant un contact électrique à déplacement mécanique pour détecter le passage par zéro de tension et de courant dans le circuit électrique dans lequel le relais se trouve inséré. L'information de passage par zéro fournie par le dispositif de détection sera utilisée par le système de commande du relais utilisant le microcontrôleur comportant des quatrièmes moyens pour effectuer la fermeture du contact à un instant proche d'un passage par zéro de la tension aux bornes du contact et son ouverture à un
instant proche d'un passage par zéro de courant dans le circuit.
Le système de diagnostic décrit sera programmé par un logiciel pour le microcontrôleur 18 utilisé pour le diagnostic du contact électrique dans le circuit électrique CE, le logiciel comprenant des moyens pour faire exécuter par le microcontrôleur les opérations successives suivantes: acquisition du niveau de la tension maximum analogique Vsm aux bornes du contact (12), image du courant maximum dans le circuit CE; - mémorisation des acquisitions successives du courant maximum dans le temps;
9 2792766
- fourniture d'une information sur l'état du contact en fonction des dites acquisitions. Le logiciel peut aussi comporter en outre une étape de commande d'ouverture par le microcontrôleur du contact électrique par une bobine d'actionnement, lorsque l'évolution du courant maximun dépasse les limites définies par une courbe de courant maximum en fonction du temps d'ouverture du contact électrique; cette courbe est couramment appelée
" courbe de fumée ".
Le dispositif de détection est particulièrement adapté aux utilisations 1o dans les systèmes de commutation, par exemple dans un relais électromécanique comportant un contact électrique, un circuit de commande du relais utilisant le premier signal logique du dispositif de détection. Le circuit de commande du relais électromécanique peut comporter en outre un microcontrôleur utilisant le premier signal logique pour calculer un instant de
génération d'une commande d'ouverture du contact.
Dans une variante du relais électromécanique le contact comporte un triac en parallèle commandé par le microcontrôleur à un instant calculé en
fonction dudit premier signal logique.
A titre d'exemple la figure 4 montre un schéma d'un relais électromécanique comportant un dispositif de détection 30 selon l'invention, un contact électrique 32 assisté à la commutation par un triac 34, et un circuit
de commande du relais utilisant un microcontrôleur 36.
Le contact 32 du relais électromécanique est inséré en série avec une impédance de charge 38 dans un réseau électrique RE sous la tension U alternative entre deux bornes d'alimentation C3 et C4. Le triac 34, en parallèle sur le contact 32 est commandé à l'état passant par le circuit de commande, lors des fermetures ou des ouvertures du contact supprimant en
grande partie les arcs de commutation aux bornes du contact.
Une alimentation régulée 40 fournit, à partir de la tension U du réseau électrique RE et par rapport à une ligne L1 reliée à la borne C4 du réseau, une tension d'alimentation Val d'une bobine 42 d'actionnement du contact 32 et une alimentation régulée Va2 du dispositif de détection 30 selon l'invention et du microcontrôleur 36. La ligne L1 est dans ce cas considérée
comme étant au potentiel de référence du dispositif de détection.
2792766
Un signal de commande logique Xr est appliqué à une entrée logique de contrôle 44 du microcontrôleur 36 à travers un photo-coupleur 46 d'isolement galvanique relié à une entrée de commande du relais EC. Un état logique du signal de commande logique Xr provoque la fermeture du relais et l'état logique complémentaire son ouverture. Le microcontrôleur 36 fournit d'une part, par une première sortie logique 48 à travers un optotriac 50 un signal de mise en conduction du triac 34 et d'autre part par une deuxième sortie logique 52, à travers un transistor suiveur T1 un courant d'alimentation de la bobine 42 actionnant le contact
l0 électrique 32.
Le dispositif de détection 30 selon l'invention comporte la résistance de limitation R1 en série avec en série avec les deux diodes D1 et D2 montées en parallèle tête-bêche et un comparateur 56 comportant deux
entrées différentielles.
1 5 L'entrée inverseuse (-) du comparateur 56 à entrées differentielles est connectée à travers une résistance d'entrée R2 au point de connexion des diodes D1 et D2 et de la résistance de limitation RI, et la sortie non inverseuse (+) au point de potentiel variable d'un pont diviseur résistif comportant un potentiomètre P1 en série avec une résistance de talon R4, le pont diviseur étant connecté du côté du potentiomètre à l'alimentation régulée Va2 et du côté de la résistance talon au potentiel de référence (ligne L1). Une résistance de contre- réaction R5 relie la sortie logique SO du
comparateur à l'entrée non inverseuse du comparateur 56.
La sortie logique SO du dispositif de détection 30 de passage par zéro de courant et de tension est connectée à une entrée logique de détection 58
du microcontrôleur 36.
Un côté des diodes D1, D2 en parallèle tête-bêche, du dispositif de détection 30, est connecté à la borne du contact 32 reliée au potentiel de référence (C4), l'autre côté des diodes étant relié à travers la résistance de limitation R1 et une résistance de ballast R6 à l'autre borne du contact 32. Le point de jonction de la résistance de limitation RI et la résistance de ballast R6 étant connecté au potentiel de référence (ligne L1) par une diode zéner Z1 limitant à la tension de zéner Vz la tension aux bornes du dispositif de
détection lorsque l'interrupteur est ouvert et le circuit électrique sous tension.
Le dispositif de détection fournit au microcontrôleur, comme cela a été décrit précédemment, une information de passage par 0 volt de la tension du circuit électrique, lorsque le contact est ouvert et une information de passage
par 0 ampère du courant dans le même circuit, lorsque le contact est fermé.
Ces informations pourront ainsi être utilisées par le microcontrôleur pour effectuer la fermeture et l'ouverture du contact électrique aux moments les plus favorables pour éviter les arcs entre ses bornes. Par exemple le microcontrôleur peut effectuer une fermeture du contact 32 lorsque la tension aux bornes du contact est proche de 0 volt et une ouverture lorsque le
courant dans le circuit électrique est proche de 0 ampère.
Une entrée analogique 60 du microcontrôleur est connectée, à travers une résistance de protection R7, aux bornes des diodes reliées à la résistance de limitation Rl. L'entrée analogique 60 reçoit, lorsque le contact 32 est fermé, la tension résiduelle Vc aux bornes du contact produite par le passage du courant (avec Vc = r.lch, Ich étant le courant dans l'impédance 38). Cette tension analogique Résiduelle Vc pourra être exploitée par le microcontrôleur 36 afin de faire des diagnostiques sur l'état du contact 32, effectuer des disjonctions (ouverture du contact) selon des critères de tension maximum et de vitesse de variation de cette tension ou autres
fonctions possibles.
Le dispositif de détection selon l'invention comporte l'avantage d'éviter l'emploi d'un shunt, pour la détection des passages par 0 ampère du courant dans le circuit (ou réseau) électrique, I'utilisation d'un shunt ou de tout autre type de capteur, pour mesurer le courant dans le circuit électrique comportant l'inconvénient de produire des pertes par effet joule dans le circuit. Le dispositif de mesure selon l'invention, comporte d'autres avantages parmi lesquels on citera: - surveillance de l'usure des contacts par la mesure de leur résistance de contact par le dispositif de détection, possibilité de faire des diagnostics prédictifs et autotests; réalisation de fonctions de disjonction en fonction d'une courbe de fumée intégrée dans un calculateur (ou un microcontrôleur); -détection de la fermeture du contact par la détection du passage de la tension de seuil des diodes; - détection de l'ouverture des contacts par la détection d'une tension inférieure au seuil des diodes; - simplicité du dispositif de détection, un seul comparateur pour deux informations disponibles; emploi indiqué dans un commutateur électromécanique assisté par un semiconducteur pour la détection du zéro de tension et du zéro de courant.
Claims (13)
1. Dispositif de détection d'inversion de courant dans un contact électrique (12, 32) à déplacement mécanique, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (R1, D1, D2, 16, 56) pour générer, lorsque le contact électrique est fermé, un premier signal logique changeant d'état lorsque la tension résiduelle (Vc) aux bornes du contact électrique, produite par le passage d'un courant (Ich) dans le contact, change de
1o polarité.
2. Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dits moyens fournissent, lorsque le contact électrique est ouvert, un second signal logique changeant d'état lorsque une tension V
aux bornes du contact électrique change de polarité.
3. Dispositif de détection selon la revendication 2, caractérisé en ce que les premier et second signaux logiques sont fournis sur une même
sortie (SO).
4. Dispositif de détection selon l'une des revendications 2 ou 3,
caractérisé en ce que les moyens pour générer les premier et second signaux logiques comportent une résistance de limitation R1 en série avec deux diodes (D1, D2) montées en parallèle tête-bêche et un comparateur (16) ayant deux entrées différentielles (El, E2) connectées aux bornes des diodes (D1 et D2), une sortie logique (SO) du comparateur (16) fournissant un signal logique changeant d'état avec le changement de
la polarité d'une tension Vd aux bornes des diodes (D1, D2).
5. Dispositif de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une sortie analogique (SA) prise au point de jonction de la résistance de limitation R1 et les diodes (D1, D2), cette sortie analogique (SA) fournissant, lorsque le contact est fermé, par rapport à une référence de tension (Rf, L1), une tension Vs proportionnelle à la tension résiduelle de contact Vc soit, proportionnelle au courant (Ich)
circulant dans le contact (12, 32) et dans le circuit électrique (CE, RE).
6. Système de diagnostic d'un contact électrique, comportant un
dispositif de détection (10) selon l'une des revendications précédentes
associé à un microcontrôleur (18), le microcontrôleur recevant à une entrée analogique (20) la tension Vs en sortie analogique (SA) du dispositif de détection et à une entrée logique (22) le niveau logique en sortie (SO) du comparateur fournissant au microcontrôleur l'information de passage par 0 de courant et 0 de tension du circuit électrique, caracterisé en ce que le microcontrôleur comporte des premiers moyens pour effectuer une acquisition du niveau de la tension maximum analogique Vsm aux bornes du contact (12) à chaque alternance, au moment du
passage par un maximum du courant dans une charge (14).
7. Système de diagnostic d'un contact électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'acquisition du courant maximum dans le circuit électrique s'effectue après un délai d'attente dT commençant au passage par un 0 de courant, le délai d'attente dT étant sensiblement égal au quart de la période T du courant alternatif dans le circuit.
8. Système de diagnostic selon la revendication 7, caractérisé en ce que le microcontrôleur comporte des seconds moyens pour mémoriser des acquisitions successives du courant maximum dans le temps et effectuer une ouverture du contact électrique commande par une bobine d'actionnement, lorsque l'évolution du courant sort de l'épure d'une
courbe de fumée.
9. Système de diagnostic selon la revendication 8, caractérisé en ce que le microcontrôleur comporte des troisièmes moyens de mesure d'une part, du temps de retard de fermeture dTF entre le moment de l'alimentation de la bobine d'actionnement du contact et l'instant de fermeture du contact et d'autre part du temps de retard d'ouverture dTO entre le moment de l'interruption de l'alimentation de la bobine
d'actionnement du contact et l'instant d'ouverture du contact.
10. Système de diagnostic selon l'une des revendications 6 à 9,
caractérisé en ce que le microcontrôleur comporte des quatrièmes o moyens pour effectuer la fermeture du contact à un instant proche d'un passage par zéro de la tension aux bornes du contact et son ouverture à
un instant proche d'un passage par zéro de courant dans le circuit.
11. Relais électromécanique comportant un dispositif de détection
(30) selon l'une des revendications 1 à 5, un contact électrique (32) et un
circuit de commande du relais utilisant ledit premier signal logique.
12. Relais électromécanique selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte un microcontrôleur (36) utilisant le premier signal logique pour calculer un instant de génération d'une commande
d'ouverture du contact.
13. Relais électromécanique selon la revendication 12, caractérisé en ce que le contact comporte un triac (34) en parallèle commandé par le microcontrôleur (36) à un instant calculé en fonction du premier signal logique.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9904981A FR2792766B1 (fr) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | Dispositif de detection pour commutation de charges electriques |
| PCT/FR2000/000976 WO2000063932A1 (fr) | 1999-04-20 | 2000-04-14 | Systeme de diagnostic de contact electrique a deplacement mecanique |
| AU41245/00A AU4124500A (en) | 1999-04-20 | 2000-04-14 | System for diagnosing electric contact with mechanical displacement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9904981A FR2792766B1 (fr) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | Dispositif de detection pour commutation de charges electriques |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2792766A1 true FR2792766A1 (fr) | 2000-10-27 |
| FR2792766B1 FR2792766B1 (fr) | 2001-06-29 |
Family
ID=9544649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9904981A Expired - Lifetime FR2792766B1 (fr) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | Dispositif de detection pour commutation de charges electriques |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU4124500A (fr) |
| FR (1) | FR2792766B1 (fr) |
| WO (1) | WO2000063932A1 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012152793A1 (fr) | 2011-05-09 | 2012-11-15 | Abb Technology Ag | Acquisition automatique de temps d'action de disjoncteurs pour une commutation commandée |
| EP3428666A1 (fr) * | 2017-07-13 | 2019-01-16 | Schneider Electric Industries SAS | Dispositif de commutation électrique et procédé de détection d'usure associé |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104251974B (zh) * | 2014-09-04 | 2017-04-12 | 浙江正泰电器股份有限公司 | 断路器剩余电流动作特性检测档位调节机构及检测机构 |
| CN109143060A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-01-04 | 西安超鹏智能科技有限公司 | 一种隔离开关位置状态监测系统及其监测方法 |
| CN114646871A (zh) * | 2020-12-17 | 2022-06-21 | 上海辰竹仪表有限公司 | 继电器的可靠性检测装置 |
| CN116106731B (zh) * | 2022-09-08 | 2023-12-29 | 深圳深爱半导体股份有限公司 | 继电器测试装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5488323A (en) * | 1994-12-14 | 1996-01-30 | United Technologies Corporation | True hysteresis window comparator for use in monitoring changes in switch resistance |
| DE29701352U1 (de) * | 1997-01-29 | 1997-04-17 | Domotec Ag, Aarburg | Schaltungsanordnung zum Ein- und Ausschalten eines durch eine Last fließenden elektrischen Wechselstroms |
-
1999
- 1999-04-20 FR FR9904981A patent/FR2792766B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-04-14 AU AU41245/00A patent/AU4124500A/en not_active Abandoned
- 2000-04-14 WO PCT/FR2000/000976 patent/WO2000063932A1/fr active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5488323A (en) * | 1994-12-14 | 1996-01-30 | United Technologies Corporation | True hysteresis window comparator for use in monitoring changes in switch resistance |
| DE29701352U1 (de) * | 1997-01-29 | 1997-04-17 | Domotec Ag, Aarburg | Schaltungsanordnung zum Ein- und Ausschalten eines durch eine Last fließenden elektrischen Wechselstroms |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PASSEY D A ET AL: "ARC SUPPRESSION OF A DC ENERGIZED CONTACTOR UNDER INDUCTIVE LOAD", IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS,US,IEEE INC. NEW YORK, vol. IA-21, no. 6, pages 1354-1359 - 1358, XP000575284, ISSN: 0093-9994 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012152793A1 (fr) | 2011-05-09 | 2012-11-15 | Abb Technology Ag | Acquisition automatique de temps d'action de disjoncteurs pour une commutation commandée |
| EP3428666A1 (fr) * | 2017-07-13 | 2019-01-16 | Schneider Electric Industries SAS | Dispositif de commutation électrique et procédé de détection d'usure associé |
| FR3069064A1 (fr) * | 2017-07-13 | 2019-01-18 | Schneider Electric Industries Sas | Dispositif de commutation electrique et procede de detection d'usure associe |
| US11255912B2 (en) | 2017-07-13 | 2022-02-22 | Schneider Electric Industries Sas | Electrical switching device and method for detecting associated wear |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2000063932A1 (fr) | 2000-10-26 |
| AU4124500A (en) | 2000-11-02 |
| FR2792766B1 (fr) | 2001-06-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1466336B1 (fr) | Procede pour determiner l'usure des contacts d'un appareil interrupteur | |
| FR2884644B1 (fr) | Disjoncteur de fuite a la terre | |
| EP0454597B1 (fr) | Circuit de commande de grille par impulsion avec securité de court-circuit | |
| FR2682529A1 (fr) | Disjoncteur a verrouillage selectif. | |
| FR2891093A1 (fr) | Declencheur electronique pourvu de moyens de surveillance, disjoncteur comportant un tel declencheur et procede de surveillance. | |
| FR2560933A1 (fr) | Dispositif electronique de commande, notamment pour systeme a combustible d'un moteur a combustion interne | |
| FR2792766A1 (fr) | Dispositif de detection pour commutation de charges electriques | |
| EP0911851B1 (fr) | Dispositif de commande pour appareil contacteur-disjoncteur | |
| FR2773921A1 (fr) | Interrupteur de protection contre les courants de fuite | |
| FR3119461A1 (fr) | Procédé d’estimation d’un état de fonctionnement d’un appareil de commutation électrique et appareil de commutation électrique pour la mise en œuvre d’un tel procédé | |
| EP1209709B1 (fr) | Circuit électrique pour la transmission d'une information d'état, notamment d'un organe de matériel ferroviaire roulant et système électrique incorporant un tel circuit | |
| BE1005336A0 (fr) | Telerupteur a dispositif de limitation de courant. | |
| JP4798736B2 (ja) | トラッキング対応遮断器 | |
| EP0895671A1 (fr) | Relais statique avec detection d'etat | |
| CA2366539A1 (fr) | Procede de surveillance de la circulation d'un courant sensiblement continu dans une charge | |
| EP0536011B1 (fr) | Dispositif de commande et de protection de sorties, notamment pour automate programmable | |
| CA2187662C (fr) | Circuit d'alimentation d'une bobine d'excitation d'un electro-aimant | |
| WO2000016174A1 (fr) | Appareil electrique a commande par la tension d'alimentation, fonctionnant en alternatif ou continu | |
| EP4139946A1 (fr) | Disjoncteur a commande de declenchement electronique | |
| EP0433514A1 (fr) | Agencement d'entrée-sortie testable pour charge découplÀ©é par transformateur | |
| FR3112651A1 (fr) | Procédés pour estimer une propriété d’un appareil de commutation électrique, dispositifs pour mettre en œuvre ces procédés | |
| FR2500210A1 (fr) | Alimentation electrique secteur de securite perfectionnee a relais | |
| FR2522824A1 (fr) | Dispositif pour appliquer des signaux logiques de test a deux etats sur une entree d'un circuit logique et application aux tests automatiques d'une pluralite de circuits logiques | |
| FR2791466A1 (fr) | Relais electromecanique assiste a la commutation | |
| EP0086689A1 (fr) | Circuit d'alimentation d'un contact de commande et son application à la commande d'une temporisation de repos d'un relais |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 18 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 19 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 20 |