FR2975837A1 - Procede et dispositif de protection d'un autotransformateur pour aeronef - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de protection d'un autotransformateur polyphasé pour aéronef, comportant les étapes de recevoir (100) des valeurs de courant sortant (l , l ) dans des première et deuxième phases et une valeur de courant entrant (l ) dans la deuxième phase ; déterminer (101) de ces valeurs reçues de la deuxième phase, une valeur de courant (l ) représentative du fonctionnement de la deuxième phase; déterminer (102) en fonction de cette valeur déterminée et de la valeur de courant sortant (l ) de la première phase, une valeur représentative du courant homopolaire (l ) circulant dans la première phase ; comparer (104) cette valeur de courant homopolaire (l ) à une première valeur de seuil prédéterminée (S1) au moins pendant une première période prédéterminée (D1) ; et commander (106) les valeurs de courants entrants (l , I ) et/ou sortants (l , l ) dans les phases en fonction de ladite première comparaison.

Description

L'invention a trait aux procédés de protection d'autotransformateurs pour aéronefs, et en particulier dans le cas d'ouvertures de phases en amont de ces autotransformateurs. L'invention a également trait aux dispositifs de protection d'autotransformateurs pour aéronefs, et en particulier dans le cas d'ouvertures 10 de phases en amont de ces autotransformateurs. On sait que les aéronefs comportent de nombreux matériels embarqués qui consomment de l'énergie électrique, voire de plus en plus. Pour générer une quantité suffisante d'énergie électrique, les aéronefs comportent classiquement des machines électriques tournantes 15 configurées pour générer de l'énergie électrique ayant une tension efficace d'environ 115V. De telles machines électriques tournantes présentent chacune une masse importante. Pour des raisons évidentes de gain de masse, les aéronefs 20 comportent désormais des machines électriques tournantes configurées pour générer de l'énergie électrique ayant une tension efficace d'environ 230V de manière à réduire les sections de câbles sur le réseau électrique dans l'aéronef. Ces dernières machines remplacent, voire complètent, le parc de machines existant classiquement à bord des aéronefs. 25 Cependant, il existe au sol un parc de machines classiques compatibles avec celles des aéronefs et qui sont donc configurées pour générer de l'énergie électrique ayant une tension efficace d'environ 115V. Il est plus commode et économique de conserver le parc de machines existant au sol. 30 Par conséquent, il est nécessaire d'assurer une compatibilité entre un réseau électrique embarqué (dans l'aéronef) ayant un niveau de tension efficace d'environ 230V et un réseau électrique au sol ayant un niveau de tension efficace d'environ 115V. Pour cela, les machines électriques tournantes équipant désormais les aéronefs sont des autotransformateurs (appelés ATUs) configurés pour assurer la transformation électrique entre les tensions alternatives 230V et 115V de manière réversible (notés aussi ATUs 230VAC/115VAC). Les autotransformateurs présentent généralement un couplage étoile-étoile entre leur primaire et leur secondaire et sont par conséquent reliés au neutre au primaire et au secondaire.

Lorsqu'une phase est ouverte (c'est-à-dire non alimentée) en amont d'un autotransformateur triphasé du type 230VAC/115VAC, il est généré un déséquilibre important sur le réseau de consommation aval, c'est-à-dire du côté 115V, puisque plus les charges électriques appellent de l'énergie, plus la tension sur la phase ouverte s'écroule.

En outre, l'autotransformateur peut continuer à alimenter des charges électriques triphasées connectées à cet autotransformateur en compensant avec les deux autres phases non défectueuses. Dans ce cas, l'énergie électrique circulant dans les spires primaires et les spires secondaires des deux phases non défectueuses peut être bien supérieure à l'énergie nominale. Ce fonctionnement anormal peut donc entraîner une surchauffe de l'autotransformateur, notamment lorsque les charges électriques appellent une énergie maximale. On connaît un procédé et un dispositif de protection d'autotransformateurs pourvus de capteurs de courant disposés sur chaque phase de l'autotransformateur, en amont des spires primaires. Ces capteurs sont configurés pour mesurer la valeur de courant entrant dans chaque phase (appelée aussi jambe de l'autotransformateur). Une unité de contrôle et de commande est configurée pour recevoir les valeurs mesurées par les capteurs puis comparer ces valeurs entre elles et par rapport à un seuil prédéterminé pendant une période prédéterminée. L'inconvénient de ce procédé de détection d'ouverture de phase est que la période prédéterminée doit être suffisamment longue et le seuil prédéterminé suffisamment grand pour permettre d'avoir une bonne fiabilité quant au défaut détecté. L'invention vise à fournir un procédé de protection capable de détecter rapidement, précisément et avec une très grande fiabilité, une ouverture de phase d'autotransformateur pour aéronef, de manière simple, commode et économique. L'invention a ainsi pour objet, sous un premier aspect, un procédé de protection d'un autotransformateur polyphasé pour aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - recevoir au moins une valeur de courant sortant d'une première phase de l'autotransformateur, au moins une valeur de courant entrant dans une deuxième phase de l'autotransformateur et au moins une valeur de courant sortant de cette deuxième phase ; - déterminer, au moins en fonction des valeurs des courants entrant et 15 sortant de la deuxième phase, au moins une valeur de courant représentative du fonctionnement de la deuxième phase ; - déterminer, au moins en fonction de la valeur de courant représentative du fonctionnement de la deuxième phase et de la valeur de courant sortant de la première phase, au moins une valeur représentative du 20 courant homopolaire circulant dans ladite première phase ; - comparer la valeur représentative du courant homopolaire circulant dans ladite première phase à une première valeur de seuil prédéterminée au moins pendant une première période prédéterminée ; - commander les valeurs de courants entrant et/ou sortant dans les 25 phases de l'autotransformateur en fonction de ladite première comparaison. Pour détecter l'ouverture d'une phase (première phase) en amont de l'autotransformateur, le procédé selon l'invention se base sur une mesure de courant sur cette phase en aval de l'autotransformateur et sur une mesure de courant sur une autre phase (deuxième phase) de l'autotransformateur, en 30 amont et en aval. La prise en compte du courant amont et du courant aval sur l'autre phase permet de créer une référence en prenant comme hypothèse que cette autre phase n'est pas affectée par un défaut d'ouverture de phase en amont. Cela permet donc de déterminer une valeur de courant représentative du fonctionnement (dit normal) de cette autre phase. Il est à noter que les courants amont et aval de l'autre phase représentent en fait le courant magnétisant et le courant homopolaire circulant dans cette phase (ou jambe) de l'autotransformateur. Ce courant homopolaire est négligeable en fonctionnement nominal (c'est-à-dire sans défaut d'ouverture de phase amont). Quant à la phase dont on cherche à détecter si elle est ouverte en amont de l'autotransformateur, la prise en compte uniquement du courant sortant de cette phase illustre le fait, à la différence de l'autre phase, que le courant magnétisant circulant dans cette phase est négligeable devant le courant homopolaire y circulant du fait de l'ouverture (potentielle) de cette phase en amont de l'autotransformateur. En effet, ces courants homopolaires circulent dans les spires de l'autotransformateur lorsqu'un déséquilibre lié à l'ouverture d'une phase en amont de l'autotransformateur apparaît. Ces courants homopolaires présentent alors une amplitude bien supérieure à l'amplitude du courant magnétisant de sorte que ce dernier devient négligeable. Grâce à l'invention, la détection des faux défauts est évitée et il est possible d'avoir une valeur de seuil prédéterminée bien inférieure à celle de l'état de la technique ainsi qu'une période elle aussi bien inférieure à celle de l'état de la technique. Le procédé selon l'invention offre ainsi l'avantage d'effectuer des mesures sur les phases de l'autotransformateur qui sont précises et rapides, ce qui permet de détecter rapidement et avec une grande fiabilité les défauts liés aux ouvertures de phases d'autotransformateurs. Le procédé selon l'invention est donc particulièrement efficace tout en étant simple, commode et économique. Selon des caractéristiques préférées, simples, commodes et 30 économiques du procédé selon l'invention, il comporte en outre les étapes suivantes : - comparer la valeur de courant sortant de la première phase et la valeur de courant sortant de la deuxième phase à une deuxième valeur de seuil prédéterminée ; - commander les valeurs de courants entrant et/ou sortant dans les phases de l'autotransformateur en fonction de ladite deuxième comparaison. Le procédé selon l'invention offre ainsi l'avantage de détecter un faux défaut d'ouverture de phase, et, le cas échéant, d'inhiber la protection de l'autotransformateur. Selon des caractéristiques préférées, simples, commodes et économiques du procédé selon l'invention : - l'étape de déterminer au moins une valeur de courant représentative du fonctionnement de la deuxième phase est réalisée par une fonction de différence des valeurs des courants entrant et sortant de la deuxième phase, ce qui permet d'obtenir une précision de mesure encore plus grande ; - la valeur de courant représentative du fonctionnement de la deuxième phase est déterminée par la différence entre n fois la valeur de courant entrant dans la deuxième phase et la valeur de courant sortant de la deuxième phase ; - n est égal au rapport de transformation de l'autotransformateur, par 20 exemple n est égal à 2 ; - l'étape de déterminer une valeur représentative du courant homopolaire circulant dans ladite première phase est réalisée par une fonction de somme de la valeur de courant sortant de la première phase et de la valeur de courant représentative du fonctionnement de la deuxième phase, ce qui permet 25 de mesurer encore plus précisément le courant magnétisant, le courant homopolaire et le courant de court-circuit ; - l'étape de commander en fonction de ladite première comparaison comporte la mise à zéro des valeurs de courants entrant et/ou sortant de chaque phase lorsque la valeur représentative du courant homopolaire circulant dans 30 ladite première phase est inférieure à la première valeur de seuil prédéterminée au moins pendant la première période prédéterminée, ce qui permet de protéger l'autotransformateur ; - l'étape de commander en fonction de ladite deuxième comparaison comporte l'empêchement de la mise à zéro des valeurs de courants entrant et/ou sortant de chaque phase lorsque les valeurs de courants sortants de la première phase et de la deuxième phase sont chacune inférieure à la deuxième valeur de seuil prédéterminée, ce qui permet d'inhiber une éventuelle mise à zéro de ces courants ; et/ou - l'étape de commander en empêchant la mise à zéro des valeurs de courants entrant et/ou sortant est inhibée lorsque les valeurs de courants sortants de la première phase et de la deuxième phase ne sont plus chacune inférieure à la deuxième valeur de seuil prédéterminée au moins pendant une deuxième période prédéterminée, ce qui permet de détecter à nouveau le cas échéant les vrais défauts internes. L'invention a aussi pour objet, sous un deuxième aspect, un dispositif de protection d'un autotransformateur polyphasé pour aéronef, comportant une 15 unité de contrôle et de commande configurée pour : - recevoir au moins une valeur de courant sortant d'une première phase de l'autotransformateur, au moins une valeur de courant entrant dans une deuxième phase de l'autotransformateur et au moins une valeur de courant sortant de cette deuxième phase ; 20 - déterminer, au moins en fonction des valeurs des courants entrant et sortant de la deuxième phase, au moins une valeur de courant représentative du fonctionnement de la deuxième phase ; - déterminer, au moins en fonction de la valeur de courant représentative du fonctionnement de la deuxième phase et de la valeur de 25 courant sortant de la première phase, au moins une valeur représentative du courant homopolaire circulant dans ladite première phase ; - comparer la valeur représentative du courant homopolaire circulant dans ladite première phase à une première valeur de seuil prédéterminée au moins pendant une première période prédéterminée ; 30 - commander les valeurs de courants entrant et/ou sortant dans les phases de l'autotransformateur en fonction de ladite première comparaison.

Pour détecter l'ouverture d'une phase (première phase) en amont de l'autotransformateur, le dispositif selon l'invention se base sur une mesure de courant sur cette phase en aval de l'autotransformateur et sur une mesure de courant sur une autre phase (deuxième phase) de l'autotransformateur, en amont et en aval. La prise en compte du courant amont et du courant aval sur l'autre phase (c'est-à-dire en entrée des spires du primaire et en sortie des spires du secondaire) permet de créer une référence en prenant comme hypothèse que cette autre phase n'est pas affectée par un défaut d'ouverture de phase en amont. Cela permet donc de déterminer une valeur de courant représentative du fonctionnement (dit normal) de cette autre phase. Il est à noter que les courants amont et aval de l'autre phase représentent en fait le courant magnétisant et le courant homopolaire circulant dans cette phase (ou jambe) de l'autotransformateur. Ce courant homopolaire est négligeable en fonctionnement nominal (c'est-à-dire sans défaut d'ouverture de phase amont). Quant à la phase dont on cherche à détecter si elle est ouverte en amont de l'autotransformateur, la prise en compte uniquement du courant sortant de cette phase illustre le fait, à la différence de l'autre phase, que le courant magnétisant circulant dans cette phase est négligeable devant le courant homopolaire y circulant du fait de l'ouverture (potentielle) de cette phase en amont de l'autotransformateur. En effet, ces courants homopolaires circulent dans les spires de l'autotransformateur lorsqu'un déséquilibre lié à l'ouverture d'une phase en amont de l'autotransformateur apparaît. Ces courants homopolaires présentent alors une amplitude bien supérieure à l'amplitude du courant magnétisant de sorte que ce dernier devient négligeable. Grâce à l'invention, la détection des faux défauts est évitée et il est possible d'avoir une valeur de seuil prédéterminée bien inférieure à celle de l'état de la technique ainsi qu'une période elle aussi bien inférieure à celle de l'état de la technique. Le dispositif selon l'invention offre ainsi l'avantage d'effectuer des mesures sur les phases de l'autotransformateur qui sont précises et rapides, ce qui permet de détecter rapidement et avec une grande fiabilité les défauts liés aux ouvertures de phases d'autotransformateurs. Le dispositif selon l'invention est donc particulièrement efficace tout en étant simple, commode et économique.

Selon des caractéristiques préférées, simples, commodes et économiques du dispositif selon l'invention : - le dispositif comporte des instruments de mesure configurés pour effectuer des mesures de valeur des courants entrant et sortant sur chaque phase de l'autotransformateur ; - lesdits instruments sont des transformateurs d'intensité, ce qui permet de faire des mesures très précises ; - le dispositif comporte au moins un contacteur principal disposé en amont et/ou en aval de l'autotransformateur et configuré pour agir sur l'ouverture/fermeture des phases en amont et/ou en aval de l'autotransformateur, ce qui permet de commander facilement les valeurs de courants entrants dans l'autotransformateur ; et/ou - ledit au moins un contacteur principal est pourvu d'un contacteur de phase sur chaque phase de l'autotransformateur, ce qui permet de déclencher très rapidement cette commande.

L'invention a également pour objet, sous un troisième aspect, un aéronef comportant au moins un autotransformateur polyphasé et au moins un dispositif de protection tel que décrit ci-dessus. Selon des caractéristiques préférées, simples, commodes et économiques, l'aéronef comporte un réseau d'alimentation électrique triphasé présentant une tension efficace d'environ 230V, lequel est connecté en amont à l'autotransformateur, un réseau de consommation électrique présentant une tension efficace d'environ 115V, lequel est connecté en aval à l'autotransformateur, et ledit autotransformateur est triphasé et configuré pour transformer la tension efficace d'environ 230V en tension efficace d'environ 115V.

On va maintenant poursuivre l'exposé de l'invention par la description d'un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente, schématiquement en perspective, un aéronef pourvu notamment d'un autotransformateur et d'un dispositif de protection conforme à un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 représente schématiquement et partiellement le circuit électrique de l'aéronef ; et - la figure 3 est un schéma-bloc illustrant différentes étapes de fonctionnement d'un procédé de protection mis en oeuvre par le dispositif de protection. La figure 1 illustre un aéronef 1 pourvu d'un fuselage 6, lequel présente une partie avant 2 et une partie arrière 3, des ailes 4 chacune raccordée au fuselage 6 au niveau d'une partie centrale de celui-ci, et deux moteurs 5, avec ces moteurs 5 qui sont chacun fixés sur une paroi inférieure d'une aile 4 respective et qui s'étendent à partir de l'aile 4 respective parallèlement au fuselage 6 vers la partie avant 2 de l'aéronef 1.

Cet aéronef 1 comporte en outre un réseau d'alimentation électrique 7 pourvu de sources d'alimentation électriques triphasées 7A, 7B, 7C (figure 2) classiquement formées par des machines électriques tournantes. L'aéronef 1 comporte en outre un réseau de consommation électrique 8 pourvu de sources de consommation électriques triphasées 8a, 8b, 8c et monophasée 11c, appelées aussi respectivement charges triphasées et charge monophasée. L'aéronef 1 comporte en outre au moins un autotransformateur 9 polyphasé interposé entre le réseau d'alimentation électrique 7 et le réseau de consommation électrique 8.

L'autotransformateur est ici triphasé et est configuré pour connecter électriquement le réseau d'alimentation 7 au réseau de consommation 8. L'aéronef 1 présente donc un réseau électrique polyphasé qui est pourvu ici de trois phases cheminant du réseau d'alimentation électrique 7 au réseau de consommation électrique 8 en passant par l'autotransformateur 9.

Ces trois phases, appelées phase a, phase b et phase c, présentent donc chacune une portion amont provenant du réseau d'alimentation électrique 7 jusqu'à l'entrée de l'autotransformateur 9, une portion aval issue de la sortie de l'autotransformateur 9 jusqu'au réseau de consommation électrique 8 et une portion interne à l'autotransformateur 9. L'aéronef 1 comporte en outre un dispositif de protection formé ici notamment par une unité de contrôle et de commande 10 connectée électriquement au moins à chacune des phases en amont de l'autotransformateur 9 et en aval de l'autotransformateur 9. Cette unité de contrôle et de commande 10 est configurée pour recevoir des informations représentatives telles que des valeurs de courant prises par mesures effectuées sur chacune de ces phases.

Cette unité de contrôle et de commande 10 est en outre configurée pour traiter les informations qu'elle reçoit, pour faire des comparaisons de données et pour commander, en fonction de ces comparaisons, les courants entrants IA, IB, IC et sortants la, lb, le de l'autotransformateur 9. La figure 2 illustre le circuit électrique reliant le réseau d'alimentation 15 électrique au réseau de consommation électrique par l'intermédiaire de l'autotransformateur 9. Les sources d'alimentation électriques triphasées 7A, 7B et 7C sont connectées entre elles au niveau d'un premier point neutre 22, appelé aussi point neutre du réseau amont relié à une ligne de neutre représentée par le 20 symbole N. Ces sources d'alimentation électriques 7A, 7B et 7C délivrent une énergie électrique ayant ici une tension efficace de 230 V alternative triphasée. Les trois phases a, b, c prennent leur source au niveau du réseau d'alimentation amont 7 et se dirigent vers l'autotransformateur 9. 25 L'autotransformateur 9 présente un circuit magnétique 12 qui est fermé et qui est ici pourvu de trois jambes, respectivement une première jambe 13, une deuxième jambe 14 et une troisième jambe 15. Ces jambes 13, 14 et 15 forment respectivement le noyau d'une phase respective. La première jambe 13 forme le noyau de la phase a, la deuxième 30 jambe 14 forme le noyau de la phase b et la troisième jambe 15 forme le noyau de la phase c.

L'autotransformateur 9 présente en outre des bobines primaires et des bobines communes formant notamment les bobines secondaires. En effet, dans un autotransformateur, le secondaire est formé par une partie de l'enroulement primaire de sorte que le courant d'alimentation (primaire) parcourt la bobine primaire correspondante et la bobine commune correspondante en totalité alors que le courant de sortie (secondaire) ne parcourt que la bobine commune correspondante, grâce à une dérivation à un point donné de celui qui détermine la sortie du secondaire. Ainsi, les bobines primaires ne sont parcourues que par les courants primaires alors que les bobines communes sont parcourues par la somme algébrique des courants primaire et secondaire. Ici, l'autotransformateur 9 présente, sur la phase a (aussi appelée première phase) une première bobine primaire 16, appelée aussi bobine primaire de phase a), une première bobine commune 19, aussi appelée bobine commune de phase a et un premier point de dérivation 25 disposé entre la première bobine primaire 16 et la première bobine commune 19. Ces premières bobines primaire 16 et commune 19 sont bien entendu formées par des spires enroulées autour du noyau 13 de la phase a. Le courant entrant sur la portion de phase a qui est interne à l'autotransformateur 9 est noté IA et le courant sortant est noté la. Le courant entrant IA est issu de la source d'alimentation 7A et le courant la se dirige vers la charge 8a. Ici, l'autotransformateur 9 présente, sur la phase b (aussi appelée deuxième phase) une deuxième bobine primaire 17, appelée aussi bobine primaire de phase b), une deuxième bobine commune 20, aussi appelée bobine commune de phase b et un deuxième point de dérivation 26 disposé entre la deuxième bobine primaire 17 et la deuxième bobine commune 20. Ces deuxièmes bobines primaire 17 et commune 20 sont bien entendu formées par des spires enroulées autour du noyau 14 de la phase b.

Le courant entrant sur la portion de phase b qui est interne à l'autotransformateur 9 est noté IB et le courant sortant est noté lb.

Le courant entrant IB est issu de la source d'alimentation 7B et le courant lb se dirige vers la charge 8b. Ici, l'autotransformateur 9 présente, sur la phase c (aussi appelée troisième phase) une troisième bobine primaire 18, appelée aussi bobine primaire de phase c), une troisième bobine commune 21, aussi appelée bobine commune de phase c et un troisième point de dérivation 27 disposé entre la troisième bobine primaire 18 et la troisième bobine commune 21. Ces troisièmes bobines primaire 18 et commune 21 sont bien entendu formées par des spires enroulées autour du noyau 15 de la phase c.

Le courant entrant sur la portion de phase c qui est interne à l'autotransformateur 9 est noté IC et le courant sortant est noté Ic. Le courant entrant IC est issu de la source d'alimentation 7C et le courant le se dirige vers la charge 8c. Les trois bobines communes 19, 20 et 21 sont connectées entre elles au niveau d'un deuxième point neutre 23, appelé point neutre de l'autotransformateur 9. Ici, l'autotransformateur 9 présente donc un couplage du type étoile-étoile, c'est-à-dire qu'il est relié au neutre en amont et en aval. Un système triphasé est formé de trois grandeurs alternatives de même nature et de même fréquence. Trois grandeurs sinusoïdales forment un système équilibré si elles ont les mêmes valeurs efficaces et si elles sont régulièrement déphasées entre elles. Or, dans le cas où le système est déséquilibré, par exemple à cause d'un défaut en amont et/ou en aval de l'autotransformateur 9, on ne peut pas analyser directement le fonctionnement du circuit car on ne sait pas quelle valeur affecter à l'impédance des divers éléments. On considère alors que le système déséquilibré et formé par trois systèmes, le système direct, le système inverse et le système homopolaire. On considère que tous les systèmes représentés par des vecteurs groupés en étoile ont les mêmes composantes directes et inverses. Dès lors, on considère que seule la composante homopolaire, c'est-à-dire le courant homopolaire est susceptible de circuler dans les phases de l'autotransformateur 9 en ayant une amplitude non négligeable lorsqu'un défaut apparaît. Les trois courants venant du neutre IAaN, IBbN et ICcN et circulant respectivement dans les phases sont représentés sur la figure 2 en provenance de la ligne de neutre N au niveau du deuxième point neutre 23. L'autotransformateur 9 présente un rapport de transformation entre la tension d'entrée et la tension de sortie qui lui permet, en sortie, de fournir une tension alternative triphasée présentant une valeur efficace d'environ 115 V. Ce rapport de transformation est égal au rapport du nombre de spires dans lequel circule le courant secondaire sur le nombre de spires dans lequel circule le courant primaire, ou l'inverse puisque l'autotransformateur est réversible et que le procédé de détection l'est aussi. Le réseau de consommation électrique est formé sur la figure 2 de trois charges électriques triphasées 8a, 8b et 8c qui sont toutes trois connectées entre elles à une extrémité et qui sont en outre connectées, à une autre extrémité, respectivement aux phases.

Ces charges 8a, 8b et 8c sont donc alimentées électriquement par respectivement les courants la, lb et Ic. Le réseau de consommation électrique est en outre formé ici par une charge monophasée 11 c connectée d'une part à la ligne de neutre N et d'autre part à la phase c au niveau d'un quatrième point de dérivation 24, auquel est également connectée la charge triphasée 8c. Ce quatrième point de dérivation 24 est également appelé point de dérivation des charges triphasées et monophasée sur la phase c. L'unité de contrôle et de commande 10 comporte un microprocesseur (non représenté) muni d'une mémoire (non représentée), notamment non volatile, lui permettant de charger et stocker des informations et un logiciel, qui, lorsqu'il est exécuté dans le microprocesseur, permet la mise en oeuvre d'un procédé de détection selon l'invention. Cette mémoire non volatile est par exemple de type ROM (« Read Only Memory »).

L'unité de contrôle et de commande 10 comporte en outre une mémoire (non représentée), notamment volatile, permettant de mémoriser des données durant l'exécution du logiciel et la mise en oeuvre du procédé.

Cette mémoire volatile est par exemple de type RAM ou EEPROM (respectivement « Random Access Memory » et « Electrically Erasable Programmable Read Only Memory »). Cette unité de contrôle et de commande 10 peut comporter par exemple un microcontrôleur ou un ASIC (« Application-Specific Integrated Circuit). Cette unité de contrôle et de commande 10 est configurée pour recevoir des informations représentatives, directement ici des valeurs mesurées, des courants entrants IA, IB et IC et des courants sortants la, lb et le de manière dynamique. Le dispositif de protection comporte en outre des transformateurs d'intensité 28, 29, 30, 31, 32 et 33 qui sont déportés par rapport à l'autotransformateur 9 afin d'être dans un environnement thermique moins contraignant.

Ces transformateurs d'intensité 28, 29, 30, 31, 32 et 33 sont ici du type à noyau nanocristallin et mesurent les valeurs des courants IA, IB, IC, la, lb et Ic. Ici, les transformateurs d'intensité 28 à 33 (qui sont en fait des capteurs de mesures spécifiques) sont directement intégrés à l'unité de contrôle et de commande 10 et sont chacun connectés respectivement à la phase correspondante en amont et/ou en aval de l'autotransformateur 9. Ici, les transformateurs d'intensité 28, 29, 30, 31, 32 et 33 sont connectés respectivement aux portions amont des phases et aux portions aval des phases a, b et c.

Cette unité de contrôle et de commande 10 reçoit donc directement des valeurs de courant entrant dans chaque phase de l'autotransformateur 9 et sortant de chaque phase de cet autotransformateur 9. Le dispositif de protection comporte également des contacteurs principaux 34 et 35 avec lesquels l'unité de contrôle et de commande 10 est configurée pour communiquer, et notamment pour envoyer des ordres. Le contacteur 34 est appelé contacteur principal amont car il est pourvu de trois contacteurs de phase, respectivement un contacteur de phase a 36 disposé sur la portion amont de la phase a, un contacteur de phase b 37 disposé sur la portion amont de la phase b et un contacteur de phase c 38 disposé sur la portion amont de la phase c. Ces contacteurs de phase amont 36 à 38 permettent l'ouverture et/ou la fermeture de la phase respective sur laquelle chaque contacteur est monté. Ces contacteurs de phase amont 36 à 38 sont commandés par le contacteur principal amont 34. Le contacteur 35 est appelé contacteur principal aval car il est pourvu de trois contacteurs de phase, respectivement un contacteur de phase a 39 disposé sur la portion aval de la phase a, un contacteur de phase b 40 disposé sur la portion aval de la phase b et un contacteur de phase c 41 disposé sur la portion aval de la phase c. Ces contacteurs de phase aval 39 à 41 permettent l'ouverture et/ou la fermeture de la phase respective sur laquelle chaque contacteur est monté. Ces contacteurs de phase aval 39 à 41 sont commandés par le contacteur principal amont 35. L'autotransformateur 9 permet de réduire la masse dans l'aéronef 1 et assure la compatibilité avec le parc de machines électriques au sol configurées pour délivrer une tension efficace d'environ 230V. Comme l'autotransformateur 9 est relié à la ligne de neutre N, il peut continuer à alimenter les charges triphasées 8a, 8b et 8c même lorsqu'une de ces phases est ouverte sur sa portion amont, c'est-à-dire du côté 230V. Ce fonctionnement anormal peut entraîner une surchauffe de l'autotransformateur 9, en particulier si les charges électriques triphasées 8a, 8b et 8c appellent une puissance maximale. Il est nécessaire de disposer d'un procédé de protection capable de détecter une ouverture de phase en amont de l'autotransformateur 9 de manière rapide et particulièrement fiable dans le but d'éviter de détecter de faux défauts. La figure 3 est un schéma-bloc des étapes permettant la protection de l'autotransformateur 9 par la détection d'ouverture de l'une quelconque des phases ; et par l'inhibition de cette détection lorsque l'autotransformateur 9 n'alimente aucune charge électrique, du côté 115V. Pour cela, les transformateurs d'intensité 28 à 33 mesurent respectivement les valeurs de courant entrant IA, IB, IC et de courant sortant la, lb, le et l'unité de contrôle des deux commandes 10 reçoit ces valeurs de courant à l'étape 100. A partir de ces valeurs de courant, l'unité de contrôle et de commande 10 détermine, à l'étape 101, une valeur instantanée de courant représentatif du fonctionnement de la phase correspondante IFa, IFb, et IFc en calculant pour chacune de ces valeurs, la valeur du résultat de la soustraction entre deux fois le courant instantané entrant sur la phase correspondante et le courant instantané sortant sur cette même phase. Les calculs effectués à l'étape 101 par l'unité de contrôle et de

IFQ =1 2 x4- 1 ,x commande 10 sont formulés de la manière suivante : IFb = 2xIB -Ib IFS = 2xIc -I, Ces valeurs de courant représentatives du fonctionnement de chaque phase mesurent en fait dans chaque jambe 13 à 15 de l'autotransformateur 9 le courant magnétisant dans cette phase ainsi que le courant homopolaire qui, quant à lui, est négligeable en fonctionnement nominal mais qui est non négligeable en cas d'ouverture d'une phase en amont de l'autotransformateur 9. L'unité de contrôle et de commande 10 détermine ensuite, à l'étape 102, des valeurs représentatives du courant homopolaire circulant dans chacune des phases, Idet-a, Idet-b et Idet-c pour les phases correspondantes en calculant, pour chacune de ces valeurs, la valeur absolue de la somme entre le courant sortant sur la phase correspondante et la valeur de courant représentatif du fonctionnement de cette phase préalablement déterminée à l'étape 101. 17

Les calculs effectués à l'étape 102 par l'unité de contrôle et de Idet-a = I a + I Fb eff commande 10 sont formulés de la manière suivante : Idet-b = Ib +IFc eff Idet-c I c + I Fa eff Dans cette étape de calcul, la prise en compte uniquement du courant sortant sur la phase correspondante dont on cherche à détecter si elle est ouverte en amont de l'autotransformateur 9 illustre le fait que le courant magnétisant circulant dans cette phase est négligeable devant le courant homopolaire y circulant du fait de l'ouverture (potentielle) de cette phase correspondante en amont de l'autotransformateur 9. En outre, la comparaison est faite avec la valeur de courant représentatif du fonctionnement d'une autre phase qui est considérée quant à elle, par hypothèse, comme fonctionnant normalement, c'est-à-dire n'ayant pas de défaut d'ouverture de phase amont. L'unité de contrôle et de commande 10 compare ensuite, à l'étape 104, chacune des valeurs représentatives du courant homopolaire circulant dans la phase correspondante Idet-a, Idet-b et Idet-c à une première valeur de seuil prédéterminé S1 préalablement reçue par l'unité de contrôle et de commande 10 à une étape 103. Pour détecter si une des phases est ouverte, l'unité de contrôle et de commande 10 vérifie, à l'étape 104, si la valeur représentative du courant homopolaire circulant dans la phase correspondante est inférieure à cette première valeur de seuil S1, qui est ici égale à environ 10A (en valeur efficace). Les calculs réalisés par l'unité de contrôle et ide commande 10 à Idet-a < Si? l'étape 104 sont formulés de la manière suivante : Idet_b <Sl? Idet-c < SI? Lorsque la valeur Idet-a représentative du courant homopolaire circulant dans la phase a est inférieure à Si, alors l'unité de contrôle et de commande 10 vérifie, à l'étape 105, que ce résultat se confirme après une première période prédéterminée D1 qui est ici égale à environ 40ms. Si c'est le cas, c'est-à-dire que ce résultat est confirmé après la période D1, alors l'unité de contrôle et de commande 10 prend la décision de protéger l'autotransformateur 9 à l'étape 106 car la phase a est alors ouverte. Pour cela, l'unité de contrôle et de commande 10 envoie un ordre d'ouverture de la portion amont de phase a au contacteur principal amont 34, lequel fait suivre cet ordre en commandant l'ouverture du contacteur de phase a 36, mais aussi l'ouverture des contacteurs de phases b et c 37 et 38. Ainsi, l'autotransformateur 9 est protégé d'un court-circuit sur ses portions de phases a, b et c. Lorsque la valeur Idet-b représentative du courant homopolaire circulant dans la phase b est inférieure à Si, alors l'unité de contrôle et de commande 10 vérifie, à l'étape 107, que ce résultat se confirme après cette première période prédéterminée Dl qui est ici égale à environ 40ms. Si c'est le cas, c'est-à-dire que ce résultat est confirmé après la période Dl, alors l'unité de contrôle et de commande 10 prend la décision de protéger l'autotransformateur 9 à l'étape 108 car la phase b est alors ouverte.

Pour cela, l'unité de contrôle et de commande 10 envoie un ordre d'ouverture de la portion amont de phase b au contacteur principal amont 34, lequel fait suivre cet ordre en commandant l'ouverture du contacteur de phase b 37, mais aussi l'ouverture des contacteurs de phases a et c 36 et 38. Ainsi, l'autotransformateur 9 est protégé d'un court-circuit sur ses portions de phases a, b et c. Lorsque la valeur Idet-c représentative du courant homopolaire circulant dans la phase c est inférieure à si, alors l'unité de contrôle et de commande 10 vérifie, à l'étape 109, que ce résultat se confirme après cette première période prédéterminée Dl qui est ici égale à environ 40ms.

Si c'est le cas, c'est-à-dire que ce résultat est confirmé après la période Dl, alors l'unité de contrôle et de commande 10 prend la décision de protéger l'autotransformateur 9 à l'étape 110 car la phase c est alors ouverte. Pour cela, l'unité de contrôle et de commande 10 envoie un ordre d'ouverture de la portion amont de phase c au contacteur principal amont 34, lequel fait suivre cet ordre en commandant l'ouverture du contacteur de phase c 38, mais aussi l'ouverture des contacteurs de phases a et b 36 et 37.

Ainsi, l'autotransformateur 9 est protégé d'un court-circuit sur ses portions de phases a, b et c. Ainsi, l'autotransformateur 9 est protégé d'un court-circuit interne sur toutes ces phases.

En parallèle des étapes 101 à 110, l'unité de contrôle et de commande 10 est configurée pour comparer, à l'étape 112, la valeur de courant sortant de chaque phase la, lb et Ic, en valeur absolue, à une deuxième valeur de seuil prédéterminée S2 préalablement reçue par l'unité de contrôle et de commande 10 à une étape 111.

La deuxième valeur de seuil prédéterminée S2 est ici environ égale à 20A en valeur efficace. La comparaison est faite par l'unité de contrôle et de commande 10 en calculant si la valeur absolue du courant sortant de chaque phase est inférieure à S2.

Autrement dit, le calcul effectué à l'étape 112 peut s'écrire de la IQeff<S2 et manière suivante : Ib eff < S2 et I~ eff < S2? Si tel est le cas, c'est-à-dire que les valeurs absolues des courants la, lb et le sont chacune inférieures à S2, alors l'unité de contrôle et de commande 10 passe à l'étape 113 qui est une étape d'inhibition des étapes 106, 108 et 110 correspondant à la protection de l'autotransformateur 9. Cette inhibition correspond à un contrôle sur les valeurs de courants entrants dans l'autotransformateur 9, tel que l'empêchement de la mise à zéro de ceux-ci. La comparaison effectuée à l'étape 112 de chacun des courants sortants de l'autotransformateur 9 permet de détecter lorsque cet autotransformateur 9 n'alimente aucune charge électrique du côté 115V. Si cette comparaison est positive, cela signifie que l'autotransformateur 9 n'alimente aucune charge sur le réseau de consommation.

Le cas échéant, les étapes 101 à 105 mises en oeuvre par l'unité de contrôle et de commande 10 pourraient détecter la présence d'un faux défaut et il est nécessaire d'inhiber les étapes 106, 108 et 110 afin de ne pas protéger l'autotransformateur 9 à cause d'un tel faux défaut.

Ensuite, l'unité de contrôle et de commande 10 effectue, à l'étape 114 la même comparaison qu'à l'étape 112 et réitère cette comparaison dans le cas où cette dernière est positive, en conservant inhibées les étapes 106, 108 et 110. Dans le cas où cette comparaison est négative, l'unité de contrôle et 10 de commande 10 vérifie que ce résultat négatif de comparaison se confirme après une deuxième période prédéterminée D2, à l'étape 115. Cette deuxième période prédéterminée D2 est ici environ égale à 20ms. Lorsque le résultat négatif de la comparaison faite à l'étape 114 est 15 confirmé à l'étape 115 par l'unité de contrôle et de commande 10, cette dernière, à l'étape 116, désinhibe les étapes 106, 108 et 110 puisque dans ce cas l'autotransformateur 9 alimente des charges électriques du réseau de consommation électrique. Après avoir désinhibé ces étapes 106, 108 et 110 de protection de 20 l'autotransformateur 9, les étapes 101 à 110 peuvent être mises en oeuvre, ainsi que les étapes 112 à 116 sur la base de mesures dynamiques faites à l'étape 100. Les valeurs de F1, Dl, S2 et D2 sont typiques d'un autotransformateur triphasé ayant une puissance active nominale d'environ 25 60kVA. Bien entendu, ces valeurs de S1, Dl, S2 et D2 peuvent changer en fonction des circonstances, en particulier en fonction de l'autotransformateur utilisé. Dans des variantes non illustrées : 30 - les transformateurs d'intensité ne sont pas implantés dans l'unité de contrôle et de commande, mais plutôt directement sur les phases, ou ailleurs dans le dispositif ; - l'unité de contrôle et de commande n'envoie pas d'ordre d'ouverture/fermeture en amont de l'autotransformateur sur les phases, mais plutôt en aval de l'autotransformateur sur les phases ; - les contacteurs principaux amont et aval ne sont pas distincts de l'unité de contrôle et de commande, mais plutôt directement intégrés dans cette dernière ; - plus généralement, la valeur du courant magnétisant est déterminée sur la base notamment de n fois le courant entrant sur une phase, avec n qui correspond au rapport de transformation de l'autotransformateur ; et/ou - l'autotransformateur a un rapport de transformation différent de celui (égal à 2) qui permet de transformer une tension alternative triphasée de 230V en une tension alternative triphasée de 115V, et ces valeurs de tension peuvent être bien différentes ; - le rapport de transformation de l'autotransformateur n'est pas égal à 2, mais plutôt égal à 0,5 dans le cas où l'autotransformateur est utilisé de manière réversible, par exemple avec le parc de machines électriques au sol. On rappelle plus généralement que l'invention ne se limite pas aux exemples décrits et représentés.20

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de protection d'un autotransformateur polyphasé (9) pour aéronef (1), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - recevoir (100) au moins une valeur de courant sortant (la, lb, Ic) d'une première phase de l'autotransformateur (9), au moins une valeur de courant entrant (IA, IB, Ic) dans une deuxième phase de l'autotransformateur (9) et au moins une valeur de courant sortant (la, lb, Ic) de cette deuxième phase ; - déterminer (101), au moins en fonction des valeurs des courants entrant (IA, IB, Ic) et sortant (la, lb, Ic) de la deuxième phase, au moins une valeur de courant (IFa, IFb, IFc) représentative du fonctionnement de la deuxième phase ; - déterminer (102), au moins en fonction de la valeur de courant (IFa, IFb, lFc) représentative du fonctionnement de la deuxième phase et de la valeur de courant sortant (la, lb, Ic) de la première phase, au moins une valeur représentative du courant homopolaire (Idet-a, Idet-b, ldet-c) circulant dans ladite première phase ; - comparer (104) la valeur représentative du courant homopolaire (Idet-a, Idet-b, ldet-c) circulant dans ladite première phase à une première valeur de seuil prédéterminée (S1) au moins pendant une première période prédéterminée (Dl); - commander (106, 108, 110) les valeurs de courants entrants (IA, IB, Ic) et/ou sortants (la, lb, Ic) dans les phases de l'autotransformateur (9) en fonction de ladite première comparaison.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes : - comparer (112) la valeur de courant sortant (la, lb, Ic) de la première phase et la valeur de courant sortant (la, lb, Ic) de la deuxième phase à une deuxième valeur de seuil prédéterminée (S2) ; - commander (113) les valeurs de courants entrants (IA, IB, Ic) et/ou sortants (la, lb, Ic) dans les phases de l'autotransformateur (9) en fonction de ladite 30 deuxième comparaison.
3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'étape (101) de déterminer au moins une valeur de courant (IFa, IFb, lFc) représentative du fonctionnement de la deuxième phase est réalisée par une fonction de différence des valeurs des courants entrant (IA, IB, Ic) et sortant (la, lb, l) de la deuxième phase.
4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la valeur de courant (IFa, IFb, IFc) représentative du fonctionnement de la deuxième phase est déterminée par la différence entre n fois la valeur de courant entrant (IA, IB, Ic) dans la deuxième phase et la valeur de courant sortant (la, lb, 0 de la deuxième phase.
5. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que n est égal au rapport de transformation de l'autotransformateur (9), par exemple n est égal à 2.
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape (102) de déterminer une valeur représentative du courant homopolaire (Idet_a, ldet-b, ldet-c) circulant dans ladite première phase est réalisée par une fonction de somme de la valeur de courant sortant (la, lb, l) de la première phase et de la valeur de courant représentative du fonctionnement (IFa, lFb, IFS) de la deuxième phase.
7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'étape (106, 108, 110) de commander en fonction de ladite première comparaison comporte la mise à zéro les valeurs de courants entrants (IA, IB, Ic) et/ou sortants (la, lb, l) de chaque phase lorsque la valeur représentative du courant homopolaire (Idet-a, Idet-b, ldet-c) circulant dans ladite première phase est inférieure à la première valeur de seuil prédéterminée (Si) au moins pendant la première période prédéterminée (Dl).
8. 8. Procédé selon la revendication 7 prise en dépendance de la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape (113) de commander en fonction de ladite deuxième comparaison comporte l'empêchement de la mise à zéro des valeurs de courants entrants (IA, IB, Ic) et/ou sortants (la, lb, l) de chaque phase lorsque les valeurs de courants sortants (la, lb, l) de la première phase et de la deuxième phase sont chacune inférieures à la deuxième valeur de seuil prédéterminée (S2).
9. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étape (113) de commander en empêchant la mise à zéro des valeurs de courants entrant (IA, IB, Ic) et/ou sortants (la, lb, Ic) est inhibée (116) lorsque les valeurs de courants sortants (la, lb, Ic) de la première phase et de la deuxième phase ne sont plus chacune inférieures à la deuxième valeur de seuil prédéterminée (S2) au moins pendant une deuxième période prédéterminée (D2).
10. 10. Dispositif de protection d'un autotransformateur polyphasé pour aéronef, comportant une unité de contrôle et de commande (10) configurée pour : - recevoir (100) au moins une valeur de courant sortant (la, lb, Ic) d'une première phase de l'autotransformateur (9), au moins une valeur de courant entrant (IA, IB, Ic) dans une deuxième phase de l'autotransformateur (9) et au moins une valeur de courant sortant (la, lb, Ic) de cette deuxième phase ; - déterminer (101), au moins en fonction des valeurs des courants entrant (IA, IB, Ic) et sortant (la, lb, Ic) de la deuxième phase, au moins une valeur de courant (IFa, IFb, IFc) représentative du fonctionnement de la deuxième phase ; - déterminer (102), au moins en fonction de la valeur de courant (IFa, lFb, lFc) représentative du fonctionnement de la deuxième phase et de la valeur de courant sortant (la, lb, Ic) de la première phase, au moins une valeur représentative du courant homopolaire (Idet-a, Idet-b, ldet-c) circulant dans ladite première phase ; - comparer (104) la valeur représentative du courant homopolaire (Idet_a, ldet-b, ldet-c) circulant dans ladite première phase à une première valeur de seuil prédéterminée (Si) au moins pendant une première période prédéterminée (Dl); - commander (106, 108, 110) les valeurs de courants entrants (IA, IB, Ic) et/ou sortants (la, lb, Ic) dans les phases de l'autotransformateur (9) en fonction de ladite première comparaison.
11. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte des instruments de mesure (28, 29, 30, 31, 32, 33) configurés pour effectuer des mesures de valeur des courants entrants (IA, IB, Ic) et sortants (la, lb, Ic) sur chaque phase de l'autotransformateur (9).
12. 12. Dispositif selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un contacteur principal (34, 35) disposé en amont et/ou en aval de l'autotransformateur (9) et configuré pour agir sur l'ouverture/fermeture des phases en amont et/ou en aval de l'autotransformateur (9).
13. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit au moins un contacteur principal (34, 35) est pourvu d'un contacteur de phase (36, 37, 38, 39, 40, 41) sur chaque phase de l'autotransformateur (9).
14. 14. Aéronef comportant au moins un autotransformateur polyphasé (9) et au moins un dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 10 à 13.
15. 15. Aéronef selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte un réseau d'alimentation électrique triphasé (7) présentant une tension efficace d'environ 230V, lequel est connecté en amont à l'autotransformateur (9), un réseau de consommation électrique (8) présentant une tension efficace d'environ 115V, lequel est connecté en aval à l'autotransformateur (9), et ledit autotransformateur (19) est triphasé et configuré pour transformer la tension efficace d'environ 230V en tension efficace d'environ 115V.