FR2835061A1

FR2835061A1 - Contact breaker/contactor moving armature position determination having armature position open/closed position moving with excitation coil inductance found and surface curve created following gap function/inductance/circulating current

Info

Publication number: FR2835061A1
Application number: FR0200952A
Authority: FR
Inventors: Christian Bataille; Stephane Follic
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2002-01-24
Publication date: 2003-07-25
Anticipated expiration: 2022-01-24
Also published as: FR2835061B1

Abstract

The moving armature position with respect to a fixed head process has an electromagnetic coil control. The armature moves between an open and closed position. The inductance of the excitation coil is found. A surface curve (10) is created giving the magnetic gap function as a function of the inductance and the circulating current.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé de détermination de la position de l'armature mobile par rapport à la culasse fixe d'un électroaimant, dans un appareil interrupteur électromagnétique de puissance doté d'un ou plusieurs pôles de puissance, en particulier dans un contacteur ou un contacteur-disjoncteur. L'invention concerne également un appareil interrupteur capable de mettre en oeuvre un tel procédé. The present invention relates to a method for determining the position of the movable armature relative to the fixed yoke of an electromagnet, in an electromagnetic power switch device provided with one or more power poles, in particular in a contactor or a contactor-breaker. The invention also relates to a switching device capable of implementing such a method.

Un appareil interrupteur comprend un électroaimant de commande pour ouvrir et fermer des contacts appartenant à un ou plusieurs pôles de puissance. Cet électroaimant comporte généralement une culasse fixe et une armature qui est mobile par rapport à la culasse fixe, formant ainsi un circuit magnétique déformable présentant un entrefer variable. La position fermée correspond habituellement au minimum de l'entrefer existant entre l'armature mobile et la culasse fixe et la position ouverte correspond au maximum de l'entrefer. L'électroaimant possède également une bobine d'excitation électromagnétique dans laquelle peut circuler un courant d'excitation qui crée alors un champ magnétique entraînant un déplacement de l'armature mobile. A switching device comprises a control electromagnet for opening and closing contacts belonging to one or more power poles. This electromagnet generally comprises a fixed yoke and an armature which is movable relative to the fixed yoke, thus forming a deformable magnetic circuit having a variable air gap. The closed position usually corresponds to the minimum of the air gap existing between the movable frame and the fixed cylinder head and the open position corresponds to the maximum of the air gap. The electromagnet also has an electromagnetic excitation coil in which an excitation current can flow which then creates a magnetic field causing the moving armature to move.

Il serait particulièrement intéressant de connaître de manière simple et en temps réel la position relative de l'armature mobile par rapport à la culasse fixe durant les mouvements d'ouverture et de fermeture. En effet, plusieurs applications pourraient utiliser cette information. On pourrait par exemple ajuster au mieux le courant bobine en fonction de cette position, pour optimiser ce courant. On pourrait aussi surveiller dans le temps l'évolution de l'usure des contacts d'un appareil interrupteur et ainsi estimer leur durée de vie résiduelle. It would be particularly interesting to know in a simple manner and in real time the relative position of the movable armature relative to the fixed cylinder head during the opening and closing movements. Indeed, several applications could use this information. We could for example adjust the coil current as best as a function of this position, to optimize this current. We could also monitor over time the wear and tear on the contacts of a switch device and thus estimate their residual service life.

Le document FR9603028 décrit déjà une méthode de mesure de la position d'un noyau mobile d'un électroaimant à partir de la mesure de la tension et du courant circulant dans la bobine d'excitation de cet électroaimant. Cependant, dans cette méthode, on fait l'hypothèse que l'inductance du circuit magnétique est constante lorsque le circuit magnétique est en position ouverte et en position fermée, c'est-à-dire que l'on fait notamment l'hypothèse que le circuit magnétique est saturé en position fermée. Or, dans beaucoup d'appareils interrupteurs de type contacteur ou contacteurdisjoncteur, le circuit magnétique n'est pas complètement saturé en position fermée, de façon à garder une force d'attraction importante, ce qui fait que l'inductance en The document FR9603028 already describes a method of measuring the position of a movable core of an electromagnet from the measurement of the voltage and of the current flowing in the excitation coil of this electromagnet. However, in this method, it is assumed that the inductance of the magnetic circuit is constant when the magnetic circuit is in the open position and in the closed position, that is to say that in particular it is assumed that the magnetic circuit is saturated in the closed position. However, in many switching devices of the contactor or circuit breaker type, the magnetic circuit is not completely saturated in the closed position, so as to keep a significant attraction force, which means that the inductance in

position fermée n'est pas constante mais varie largement en fonction du courant circulant dans la bobine d'excitation. C'est pourquoi, une telle méthode n'est alors pas adaptée. closed position is not constant but varies widely depending on the current flowing in the excitation coil. This is why such a method is then not suitable.

L'invention a donc pour but de proposer un procédé de détermination de la position de l'armature mobile par rapport à la culasse fixe de l'électroaimant ne présentant pas les inconvénients cités. Ce procédé doit être simple pour pouvoir s'implanter facilement dans des appareils interrupteurs de petite taille et doit pouvoir s'adapter à différents types d'électroaimants. The object of the invention is therefore to propose a method for determining the position of the movable armature relative to the fixed yoke of the electromagnet which does not have the abovementioned drawbacks. This process must be simple in order to be easily installed in small switchgear and must be able to adapt to different types of electromagnets.

Pour cela, dans un appareil interrupteur comprenant un électroaimant de commande muni d'une armature mobile, d'une culasse fixe et d'une bobine d'excitation, on calcule l'inductance du circuit magnétique de l'électroaimant, à partir d'une mesure de la tension et du courant circulant dans la bobine d'excitation. For this, in a switching device comprising a control electromagnet provided with a movable armature, a fixed yoke and an excitation coil, the inductance of the magnetic circuit of the electromagnet is calculated from a measurement of the voltage and current flowing in the excitation coil.

L'invention se caractérise par le fait que l'on détermine ensuite la position de l'armature mobile par rapport à la culasse fixe, à partir d'une courbe de surface donnant l'entrefer E de l'électroaimant en fonction de l'inductance H de la bobine de l'électroaimant et du courant 1 circulant dans la bobine. The invention is characterized by the fact that the position of the movable armature is then determined relative to the fixed yoke, from a surface curve giving the air gap E of the electromagnet as a function of the inductance H of the solenoid coil and current 1 flowing in the coil.

Selon une caractéristique, la courbe de surface est mémorisée dans des moyens de mémorisation de l'appareil interrupteur sous forme d'un tableau de données contenant une pluralité de valeurs de l'entrefer E de l'électroaimant, de l'inductance H de la bobine de l'électroaimant et du courant 1 circulant dans la bobine. According to one characteristic, the surface curve is stored in storage means of the switching device in the form of a data table containing a plurality of values of the air gap E of the electromagnet, of the inductance H of the solenoid coil and current 1 flowing in the coil.

Selon une autre caractéristique, la courbe de surface est également mémorisée dans des moyens de mémorisation de l'appareil interrupteur sous forme d'une ou plusieurs équations calculant l'entrefer E de l'électroaimant en fonction de l'inductance H de la bobine de l'électroaimant et du courant 1 circulant dans la bobine. According to another characteristic, the surface curve is also stored in storage means of the switching device in the form of one or more equations calculating the air gap E of the electromagnet as a function of the inductance H of the coil. the electromagnet and current 1 flowing in the coil.

L'invention décrit également un appareil interrupteur pour la mise en oeuvre du procédé, comprenant un électroaimant de commande muni d'une armature mobile, d'une culasse fixe et d'une bobine d'excitation. Il se caractérise par le fait qu'il comporte une unité de traitement capable de recevoir un signal représentatif de la tension U aux bornes de la bobine d'excitation, de recevoir un signal représentatif du courant 1 circulant dans la bobine d'excitation, de calculer l'inductance H de la bobine de l'électroaimant et de déterminer la position de l'armature mobile par rapport à la culasse fixe à partir d'une courbe de surface donnant l'entrefer E de l'électroaimant en The invention also describes a switching device for implementing the method, comprising a control electromagnet provided with a movable armature, a fixed yoke and an excitation coil. It is characterized by the fact that it comprises a processing unit capable of receiving a signal representative of the voltage U at the terminals of the excitation coil, of receiving a signal representative of the current 1 flowing in the excitation coil, of calculate the inductance H of the electromagnet coil and determine the position of the movable armature relative to the fixed yoke from a surface curve giving the air gap E of the electromagnet

fonction de l'inductance H de la bobine de l'électroaimant et du courant 1 circulant dans la bobine. function of the inductance H of the solenoid coil and of the current 1 flowing in the coil.

L'appareil interrupteur comporte des moyens de mémorisation, reliés à l'unité de traitement, qui mémorisent la courbe de surface sous forme d'un tableau de données contenant une pluralité de valeurs de l'entrefer E de l'électroaimant, de l'inductance H de la bobine de l'électroaimant et du courant 1 circulant dans la bobine. The switch device comprises storage means, connected to the processing unit, which store the surface curve in the form of a data table containing a plurality of values of the air gap E of the electromagnet, of the inductance H of the solenoid coil and current 1 flowing in the coil.

Les moyens de mémorisation peuvent aussi mémoriser la courbe de surface sous forme d'une ou plusieurs équations calculant l'entrefer E de l'électroaimant en fonction de l'inductance H de la bobine de l'électroaimant et du courant 1 circulant dans la bobine. The storage means can also store the surface curve in the form of one or more equations calculating the air gap E of the electromagnet as a function of the inductance H of the electromagnet coil and of the current 1 flowing in the coil .

Ainsi, l'unité de traitement est alors capable d'asservir le courant 1 circulant dans la bobine d'excitation à partir de la position calculée de l'armature mobile par rapport à la culasse fixe. De même, l'unité de traitement est capable de déterminer une information relative à l'usure des contacts à partir de la position calculée de l'armature mobile par rapport à la culasse fixe. Thus, the processing unit is then able to control the current 1 flowing in the excitation coil from the calculated position of the movable armature relative to the fixed yoke. Likewise, the processing unit is capable of determining information relating to the wear of the contacts from the calculated position of the movable armature relative to the fixed yoke.

D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par la figure 1 annexée qui montre une courbe de surface représentant l'entrefer d'un électroaimant en fonction de l'inductance de la bobine de l'électroaimant et du courant circulant dans la bobine de l'électroaimant. Other characteristics and advantages will appear in the detailed description which follows with reference to an embodiment given by way of example and represented by the appended FIG. 1 which shows a surface curve representing the air gap of an electromagnet in function of the inductance of the electromagnet coil and of the current flowing in the electromagnet coil.

Dans le mode de réalisation présenté, un appareil interrupteur de type contacteur ou contacteur-disjoncteur permet de commuter une charge électrique à commander, tel qu'un moteur électrique. II possède de façon connue un ou plusieurs pôles de puissance ayant chacun un ou plusieurs contacts fixes coopérant avec un ou plusieurs contacts mobiles pour effectuer cette commutation. Un électroaimant de commande permet d'ouvrir et de fermer les contacts des différents pôles de puissance. La position fermée signifie que les contacts mobiles sont plaqués sur les contacts fixes et la position ouverte signifie que les contacts mobiles sont séparés des contacts fixes. In the embodiment presented, a switching device of the contactor or contactor-circuit breaker type makes it possible to switch an electrical load to be controlled, such as an electric motor. It has in known manner one or more power poles each having one or more fixed contacts cooperating with one or more movable contacts to effect this switching. A control electromagnet makes it possible to open and close the contacts of the various power poles. The closed position means that the movable contacts are pressed against the fixed contacts and the open position means that the movable contacts are separated from the fixed contacts.

L'électroaimant comporte un circuit magnétique déformable constitué d'une culasse fixe et d'une armature mobile qui coopère mécaniquement avec les contacts mobiles. La position fermée correspond au minimum de la valeur de l'entrefer E qui existe entre l'armature mobile et la culasse fixe et la position ouverte correspond au maximum de l'entrefer E. L'électroaimant comprend une bobine d'excitation électromagnétique dans laquelle peut circuler un courant d'excitation qui crée alors un champ magnétique entraînant le mouvement de fermeture de l'armature mobile. La bobine est alimentée soit en courant continu, soit en courant alternatif. Selon une première variante, l'électroaimant est monostable et le mouvement inverse d'ouverture de l'armature mobile est alors engendré par un système de rappel, tel qu'un ressort de rappel par exemple. Selon une seconde variante, l'électroaimant est bistable et le mouvement d'ouverture de l'armature mobile est alors engendré par le passage dans la bobine d'un courant d'excitation inverse. The electromagnet comprises a deformable magnetic circuit consisting of a fixed yoke and a movable armature which mechanically cooperates with the movable contacts. The closed position corresponds to the minimum of the value of the air gap E which exists between the movable armature and the fixed cylinder head and the open position corresponds to the maximum of the air gap E. The electromagnet comprises an electromagnetic excitation coil in which an excitation current can flow which then creates a magnetic field causing the closing movement of the movable armature. The coil is supplied either with direct current or with alternating current. According to a first variant, the electromagnet is monostable and the reverse movement of opening of the movable armature is then generated by a return system, such as a return spring for example. According to a second variant, the electromagnet is bistable and the opening movement of the movable armature is then generated by the passage through the coil of a reverse excitation current.

L'appareil interrupteur comporte une unité de traitement ainsi que des moyens de mémorisation internes reliés à l'unité de traitement. Cette unité de traitement est par exemple du type microcontrôleur ou microprocesseur et peut être implantée dans un circuit intégré, par exemple de type ASIC, monté sur un circuit imprimé à l'intérieur de l'appareil interrupteur. Selon un mode de réalisation préféré, l'unité de traitement est un processeur dédié au traitement du signal, tel qu'un processeur DSP. Une fréquence d'échantillonnage du processeur de l'ordre de 20 KHz donne des résultats satisfaisants dans le cadre de cette invention. Les moyens de mémorisation sont constitués par exemple d'une mémoire non-volatile de type EEPROM et sont avantageusement implantés dans le même circuit intégré que l'unité de traitement, permettant ainsi d'optimiser les dimensions du circuit imprimé. The switch device comprises a processing unit as well as internal storage means connected to the processing unit. This processing unit is for example of the microcontroller or microprocessor type and can be installed in an integrated circuit, for example of the ASIC type, mounted on a printed circuit inside the switch device. According to a preferred embodiment, the processing unit is a processor dedicated to signal processing, such as a DSP processor. A processor sampling frequency of the order of 20 KHz gives satisfactory results in the context of this invention. The storage means consist for example of a non-volatile memory of the EEPROM type and are advantageously installed in the same integrated circuit as the processing unit, thus making it possible to optimize the dimensions of the printed circuit.

L'appareil interrupteur dispose également de moyens classiques de mesure de la tension U aux bornes de la bobine de l'électroaimant et de mesure de l'intensité du courant d'excitation 1 circulant dans la bobine. Ces moyens de mesure génèrent des signaux représentatifs respectivement de la tension U et du courant 1 qui sont reçus par l'unité de traitement, après numérisation et échantillonnage. The switching device also has conventional means for measuring the voltage U at the terminals of the electromagnet coil and for measuring the intensity of the excitation current 1 flowing in the coil. These measurement means generate signals respectively representative of the voltage U and of the current 1 which are received by the processing unit, after digitization and sampling.

A partir de ces valeurs mesurées de la tension U et du courant t, l'unité de traitement de l'appareil interrupteur est capable de calculer à tout instant l'inductance H de la bobine de l'électroaimant, grâce à l'équation différentielle suivante :

From these measured values of the voltage U and of the current t, the processing unit of the switching device is capable of calculating at any time the inductance H of the electromagnet coil, using the differential equation next :

dans laquelle R représente la résistance électrique totale du circuit d'excitation de la bobine, incluant la résistance interne de la bobine et la résistance de mesure de la tension bobine. Dans cette équation, les pertes du champ magnétique dans l'électroaimant sont négligées. in which R represents the total electrical resistance of the coil excitation circuit, including the internal resistance of the coil and the resistance for measuring the coil voltage. In this equation, the losses of the magnetic field in the electromagnet are neglected.

Par ailleurs, l'inductance H dépend également des caractéristiques intrinsèques du circuit magnétique de l'électroaimant ainsi que de l'entrefer E variable existant entre l'armature mobile et la culasse fixe. Ces caractéristiques englobent notamment des paramètres géométriques (forme, calibre, architecture de l'électroaimant) et des paramètres magnétiques (matériau (x) utilisé (s) dans l'électroaimant). Donc, pour un type d'électroaimant donné possédant des caractéristiques déterminées, on peut considérer que l'inductance H est fonction de l'entrefer E. D'autre part, comme le circuit magnétique d'un appareil interrupteur de type contacteur ou contacteur-disjoncteur n'est pas complètement saturé en position fermée, l'inductance H varie également largement en fonction du courant 1 circulant dans la bobine d'excitation. Cependant, cette variation est difficilement déterminable par un calcul simple car dépend des caractéristiques géométriques et magnétiques de l'électroaimant. Furthermore, the inductance H also depends on the intrinsic characteristics of the magnetic circuit of the electromagnet as well as on the variable air gap E existing between the movable armature and the fixed yoke. These characteristics include in particular geometric parameters (shape, size, architecture of the electromagnet) and magnetic parameters (material (s) used in the electromagnet). Therefore, for a given type of electromagnet having specific characteristics, it can be considered that the inductance H is a function of the air gap E. On the other hand, like the magnetic circuit of a switch device of the contactor or contactor type circuit breaker is not completely saturated in the closed position, the inductance H also varies widely depending on the current 1 flowing in the excitation coil. However, this variation is difficult to determine by a simple calculation because it depends on the geometric and magnetic characteristics of the electromagnet.

C'est pourquoi, selon l'invention, le calcul de l'entrefer E est réalisé à partir d'une courbe de surface en trois dimensions donnant l'entrefer E en fonction de l'inductance H de la bobine et du courant 1 circulant dans la bobine, cette courbe de surface étant élaborée au préalable pour un type d'électroaimant donné. Un exemple d'une telle courbe de surface 10 est représenté en figure 1 pour un appareil interrupteur de type contacteur. This is why, according to the invention, the calculation of the air gap E is carried out from a three-dimensional surface curve giving the air gap E as a function of the inductance H of the coil and of the current 1 flowing in the coil, this surface curve being developed beforehand for a given type of electromagnet. An example of such a surface curve 10 is shown in FIG. 1 for a contactor type switching device.

Dans l'exemple de la figure 1, le courant 1 est exprimé en ampères, l'inductance H est exprimée en henrys et l'entrefer E est exprimé en millimètres, entre une valeur maximale d'environ six millimètres dans cet exemple, correspondant à la position ouverte, et une valeur minimale nulle, correspondant à la position fermée. On constate effectivement sur cette courbe de surface 10 que, quand l'électroaimant est en position fermée, il y a une influence importante de la saturation du matériau puisque l'inductance H varie sensiblement en fonction du courant 1 circulant dans la bobine. Par contre, en position ouverte, l'inductance est quasiment constante en fonction du courant 1 dans la bobine. In the example of FIG. 1, the current 1 is expressed in amperes, the inductance H is expressed in henrys and the air gap E is expressed in millimeters, between a maximum value of approximately six millimeters in this example, corresponding to the open position, and a zero minimum value, corresponding to the closed position. It is indeed observed on this surface curve 10 that, when the electromagnet is in the closed position, there is a significant influence of the saturation of the material since the inductance H varies substantially as a function of the current 1 flowing in the coil. On the other hand, in the open position, the inductance is almost constant as a function of the current 1 in the coil.

Selon une première variante, la courbe de surface 10 est mémorisée dans les moyens de mémorisation internes de l'appareil interrupteur sous la forme d'un tableau de données comportant une pluralité de points, chaque point étant déterminé par une valeur du courant 1 et une valeur de l'inductance H auxquelles correspond une valeur représentant l'entrefer E de l'électroaimant. According to a first variant, the surface curve 10 is stored in the internal storage means of the switching device in the form of a data table comprising a plurality of points, each point being determined by a value of the current 1 and a value of the inductance H to which corresponds a value representing the air gap E of the electromagnet.

Ce tableau de données est utilisé par l'unité de traitement comme un abaque, c'est-à-dire que, après avoir reçu les signaux représentatifs du courant 1 et de la tension U, puis calculé l'inductance H au moyen de l'équation indiquée précédemment, l'unité de traitement détermine, pour chaque couple de valeurs de l'inductance H et du courant), une valeur correspondante de l'entrefer E mémorisée dans le tableau de données. Une fois l'entrefer E connu, l'unité de traitement peut instantanément en déduire la position de l'armature mobile par rapport à la culasse fixe. This data table is used by the processing unit as an abacus, that is to say that, after having received the signals representative of current 1 and of voltage U, then calculated the inductance H by means of l 'equation indicated above, the processing unit determines, for each pair of values of the inductance H and the current), a corresponding value of the air gap E stored in the data table. Once the air gap E is known, the processing unit can instantly deduce therefrom the position of the movable frame relative to the fixed cylinder head.

Dans l'exemple de la figure 1, le courant 1 est mémorisé avec un pas de 0,005 ampères (sur une plage allant de 0 et 0,4 ampères environ) et l'inductance H est mémorisée avec un pas de 0,1 henrys (sur une plage allant de 1 et 7 henrys environ), on obtient alors une cartographie proche de 5000 points. En considérant une taille respective de un octet pour les trois valeurs numériques associées à chaque point, la taille globale d'un tableau de données est alors de l'ordre de 15 Koctets, donnant une précision satisfaisante pour le calcul de l'entrefer E, de l'ordre de 0,1 millimètres. Un tableau de données d'une telle taille est facilement implantable dans un circuit intégré de type ASIC par exemple, ce qui confère une très grande simplicité pour mettre en oeuvre) le procédé décrit dans l'invention. Néanmoins, il est évident que si les moyens de mémorisation sont capables de stocker un tableau plus important de données, on pourra augmenter le nombre de points et donc donner une précision meilleure dans la détermination de l'entrefer E. In the example of FIG. 1, the current 1 is memorized with a step of 0.005 amperes (over a range going from 0 and 0.4 amps approximately) and the inductance H is memorized with a step of 0.1 henrys ( over a range of approximately 1 and 7 henrys), we then obtain a map close to 5000 points. Considering a respective size of one byte for the three numerical values associated with each point, the overall size of a data table is then of the order of 15 Kbytes, giving satisfactory accuracy for the calculation of the air gap E, on the order of 0.1 millimeters. A data table of such a size is easily implantable in an integrated circuit of the ASIC type for example, which confers a very great simplicity to implement) the method described in the invention. However, it is obvious that if the storage means are capable of storing a larger table of data, it will be possible to increase the number of points and therefore give better precision in determining the air gap E.

Cependant, le traitement d'un tableau de données important peut parfois être consommateur de temps pour l'unité de traitement, ce qui pourrait pénaliser ainsi les performances de l'appareil interrupteur. C'est pourquoi, selon une seconde variante plus analytique, la courbe de surface 10 est mémorisée dans les moyens de mémorisation internes de l'appareil interrupteur sous la forme d'une ou plusieurs équations de surface calculant l'entrefer E de l'électroaimant en fonction de l'inductance H de la bobine de l'électroaimant et du courant 1 circulant dans la bobine. However, processing a large data table can sometimes be time consuming for the processing unit, which could thus penalize the performance of the switch device. This is why, according to a second, more analytical variant, the surface curve 10 is stored in the internal storage means of the switching device in the form of one or more surface equations calculating the air gap E of the electromagnet. as a function of the inductance H of the solenoid coil and of the current 1 flowing in the coil.

Il est possible que plusieurs équations de surface soient nécessaires pour couvrir complètement la courbe de surface 10, chaque équation n'étant alors valide que sur une zone délimitée de la courbe de surface 10. It is possible that several surface equations are necessary to completely cover the surface curve 10, each equation then being valid only on a delimited area of the surface curve 10.

Enfin on peut envisager de combiner les deux variantes de la façon suivante : l'unité de traitement utilise d'abord un tableau de données de petite taille pour déterminer une valeur approchée de l'entrefer E, correspondant à une zone délimitée de la courbe de surface 10, puis à l'intérieur de cette zone, l'unité de traitement affine le résultat obtenu en utilisant une équation de surface valide sur cette zone, comme par exemple une équation d'interpolation. Finally, we can consider combining the two variants as follows: the processing unit first uses a small data table to determine an approximate value of the air gap E, corresponding to a delimited area of the curve of surface 10, then inside this zone, the processing unit refines the result obtained by using a valid surface equation on this zone, such as for example an interpolation equation.

Les valeurs permettant de constituer la courbe de surface 10 dépendent des caractéristiques intrinsèques de l'électroaimant et doivent donc être déterminées au préalable pour chaque type d'électroaimant. Ainsi, la courbe de surface 10 est stockée dans les moyens de mémorisation une seule fois, préférentiellement lors de la fabrication de l'appareil interrupteur. The values making it possible to constitute the surface curve 10 depend on the intrinsic characteristics of the electromagnet and must therefore be determined beforehand for each type of electromagnet. Thus, the surface curve 10 is stored in the storage means only once, preferably during the manufacture of the switch device.

Sur la figure 1, est schématisée une courbe 20 qui donne un exemple simplifié de trajet de la course de fermeture de l'armature mobile d'un électroaimant sur une courbe de surface 10 correspondant à cet électroaimant. Dans cet exemple, en partant de la position ouverte, on constate d'abord une augmentation du courant 1 circulant dans la bobine sans modification de l'entrefer E. Cette zone correspond à une phase d'emmagasinage d'un nombre d'ampères-tours suffisant dans la bobine pour pouvoir faire décoller l'armature mobile. Une fois le mouvement de fermeture amorcé, l'entrefer E va diminuer engendrant ainsi une augmentation de l'inductance H de la bobine. Cette augmentation de l'inductance H va alors entraîner une diminution du courant 1. A l'approche de la position fermée, l'inductance H cesse d'augmenter et le courant 1 dans la bobine recommence à croître. Une courbe de même type, non représentée sur la figure 1, peut être obtenue pour le mouvement d'ouverture en particulier dans le cas de l'utilisation d'un électroaimant de type bistable. In FIG. 1 is shown diagrammatically a curve 20 which gives a simplified example of the path of the closing stroke of the movable armature of an electromagnet on a surface curve 10 corresponding to this electromagnet. In this example, starting from the open position, there is firstly an increase in the current 1 flowing in the coil without modification of the air gap E. This zone corresponds to a phase of storage of a number of amperes- Sufficient turns in the coil to allow the movable armature to take off. Once the closing movement has started, the air gap E will decrease, thus generating an increase in the inductance H of the coil. This increase in the inductance H will then cause a decrease in the current 1. When approaching the closed position, the inductance H stops increasing and the current 1 in the coil starts to increase again. A curve of the same type, not shown in FIG. 1, can be obtained for the opening movement, in particular in the case of the use of a bistable type electromagnet.

Une première application du procédé décrit dans l'invention consiste à effectuer le pilotage de l'électroaimant à partir de la connaissance de la position de A first application of the method described in the invention consists in controlling the electromagnet from the knowledge of the position of

l'armature mobile. Selon l'invention, l'unité de traitement est capable d'asservir l'intensité du courant circulant dans la bobine d'excitation à partir de la position calculée de l'armature mobile par rapport à la culasse fixe. Pour cela, l'appareil interrupteur dispose de moyens de commande, pilotés par l'unité de traitement, qui sont capables de faire varier l'intensité du courant circulant dans la bobine d'excitation. the movable frame. According to the invention, the processing unit is capable of controlling the intensity of the current flowing in the excitation coil from the calculated position of the movable armature relative to the fixed yoke. For this, the switch device has control means, controlled by the processing unit, which are capable of varying the intensity of the current flowing in the excitation coil.

Cet asservissement permet notamment d'augmenter l'intensité du courant 1 dans une zone correspondant à l'impact des contacts mobiles sur les contacts fixes des pôles de l'appareil interrupteur. Cet asservissement est d'autant plus intéressant que l'électroaimant est bistable puisqu'il est alors possible de piloter l'électroaimant durant les mouvements de fermeture et d'ouverture. This slaving makes it possible in particular to increase the intensity of the current 1 in a zone corresponding to the impact of the movable contacts on the fixed contacts of the poles of the switching device. This enslavement is all the more advantageous since the electromagnet is bistable since it is then possible to control the electromagnet during the closing and opening movements.

Une autre application consiste à utiliser le procédé décrit en association avec une mesure du courant principal circulant dans un ou plusieurs pôles de l'appareil interrupteur, de façon à déterminer une information relative à l'usure des contacts de pôles. En effet, si l'on connaît l'instant d'impact de fermeture des pôles, correspondant à l'apparition d'un courant principal dans un ou plusieurs pôles, l'unité de traitement pourra alors facilement mémoriser à cet instant quelle est la position de l'armature mobile de l'électroaimant. En étudiant la dérive dans le temps de cette position d'impact des pôles, l'unité de traitement pourra évaluer l'usure des contacts de pôles, sous la forme d'une durée de vie résiduelle des contacts ou d'une information de fin de vie des contacts. La capacité à pouvoir déterminer l'usure réelle des contacts afin d'en déduire une durée de vie résiduelle apporte donc un atout appréciable dans le cas d'un appareil interrupteur réalisant un nombre important de manoeuvres de commutation puisqu'il permet d'alerter l'utilisateur au moment voulu et ainsi de prévenir des pannes ou des défauts susceptibles de survenir dans une installation d'automatisme. Another application consists in using the method described in association with a measurement of the main current flowing in one or more poles of the switching device, so as to determine information relating to the wear of the pole contacts. Indeed, if the moment of closing impact of the poles is known, corresponding to the appearance of a main current in one or more poles, the processing unit can then easily memorize at this instant what is the position of the moving armature of the electromagnet. By studying the drift over time of this pole impact position, the processing unit will be able to assess the wear of the pole contacts, in the form of a residual contact life or of end information life of contacts. The ability to be able to determine the actual wear of the contacts in order to deduce therefrom a residual service life therefore provides an appreciable advantage in the case of a switching device performing a large number of switching operations since it makes it possible to alert the 'user at the desired time and thus prevent breakdowns or faults that may occur in an automation installation.

Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer d'autres variantes et perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents. It is understood that one can, without departing from the scope of the invention, imagine other variants and improvements of detail and even consider the use of equivalent means.

Claims

1. Method for determining the position of a movable armature with respect to a fixed cylinder head, in a switching device which comprises a control electromagnet provided with an excitation coil and a magnetic circuit comprising said fixed cylinder head and said armature which is movable between a closed position and an open position, method in which the inductance (H) of the excitation coil of the electromagnet is calculated, from a measurement of the voltage (U) and of the current (1) circulating in the excitation coil, characterized in that the position of the movable armature is determined relative to the fixed yoke, from a surface curve (10) giving the air gap (E ) of the electromagnet as a function of the inductance (H) of the electromagnet coil and of the current (1) flowing in the coil.

2. Method according to claim 1, characterized in that the surface curve (10) is stored in storage means of the switching device in the form of a data table containing a plurality of values of the air gap ( E) of the electromagnet, of the inductance (H) of the electromagnet coil and of the current (1) flowing in the coil.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the surface curve (10) is stored in storage means of the switching device in the form of one or more equations calculating the air gap (E) of the electromagnet as a function of the inductance (H) of the electromagnet coil and of the current (1) flowing in the coil.

4. Switching device for implementing the method according to one of the preceding claims, comprising a control electromagnet provided with a movable armature, a fixed yoke and an excitation coil, characterized in that 'it comprises a processing unit capable of receiving a signal representative of the voltage (U) at the terminals of the excitation coil, of receiving a signal representative of the current (1) flowing in the excitation coil, of calculating the inductance (H) of the solenoid coil and determine the position of the movable armature relative to the fixed yoke from a surface curve

(10) giving the air gap (E) of the electromagnet as a function of the inductance (H) of the electromagnet coil and of the current (1) flowing in the coil.

5. Switching device according to claim 4, characterized in that it comprises storage means, connected to the processing unit, which store the surface curve (10) in the form of a data table containing a plurality values of the air gap (E) of the electromagnet, the inductance (H) of the electromagnet coil and the current (1) flowing in the coil.

6. Switching device according to claim 4 or 5, characterized in that it comprises storage means, connected to the processing unit, which store the surface curve (10) in the form of one or more equations calculating the air gap (E) of the electromagnet as a function of the inductance (H) of the electromagnet coil and of the current (1) flowing in the coil.

7. Switching device according to claim 5 or 6, characterized in that the storage means consist of a non-volatile memory of EEPROM type.

8. Switching device according to claim 7, characterized in that the surface curve (10) is specific to a given type of control electromagnet and is stored in the storage means during the manufacture of the switching device.

9. Switching device according to claim 5 or 6, characterized in that the processing unit and the storage means are located in an integrated circuit of the switching device.

10. Switching device according to claim 5 or 6, characterized in that the processing unit is capable of controlling the current (1) flowing in the excitation coil from the calculated position of the movable armature by compared to the fixed cylinder head.

11. Switching device according to claim 10, characterized in that the switching device comprises control means which are controlled by

the processing unit for delivering the current (1) flowing in the excitation coil.

12. Switching device according to claim 5 or 6, comprising at least one power pole provided with fixed and movable contacts, characterized in that the processing unit is capable of determining information relating to the wear of the contacts from the calculated position of the movable armature relative to the fixed cylinder head.