WO2023135380A1 - Contacteur de puissance comprenant un actionneur pyrotechnique - Google Patents

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WO2023135380A1
WO2023135380A1 PCT/FR2023/050005 FR2023050005W WO2023135380A1 WO 2023135380 A1 WO2023135380 A1 WO 2023135380A1 FR 2023050005 W FR2023050005 W FR 2023050005W WO 2023135380 A1 WO2023135380 A1 WO 2023135380A1
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WO
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contact
contactor
power
pyrotechnic actuator
fixed part
Prior art date
Application number
PCT/FR2023/050005
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Inventor
Guillaume PRIEUR
Cecil BELTAN
Kévin ENOUF
Original Assignee
Safran Electrical & Power
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/26—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using dynamo-electric motor
    • H01H2003/268—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using dynamo-electric motor using a linear motor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H01H50/546—Contact arrangements for contactors having bridging contacts
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    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/02—Non-polarised relays
    • H01H51/04—Non-polarised relays with single armature; with single set of ganged armatures
    • H01H51/06—Armature is movable between two limit positions of rest and is moved in one direction due to energisation of an electromagnet and after the electromagnet is de-energised is returned by energy stored during the movement in the first direction, e.g. by using a spring, by using a permanent magnet, by gravity
    • H01H51/065—Relays having a pair of normally open contacts rigidly fixed to a magnetic core movable along the axis of a solenoid, e.g. relays for starting automobiles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H89/00—Combinations of two or more different basic types of electric switches, relays, selectors and emergency protective devices, not covered by any single one of the other main groups of this subclass

Definitions

  • the present invention relates to the general field of electrical protection devices, such as electromechanical contactors and electrical contactors, and more particularly to the opening trigger of these protective devices.
  • Power contactors are electrical protection devices generally made up of a fixed part and a moving part which may or may not be in contact with the fixed part.
  • the motor of the contactor is supplied, which will make it possible to apply a force to the mobile part, and thus allow the circulation of an electric current between the mobile part and the fixed part.
  • a processing means detects currents above a predetermined threshold to open the contactor before it levitates.
  • the measurement acquisition, processing and action times are not always compatible with the current dynamics which can be extremely fast depending on the impedance of the source or of the short-circuit.
  • the contactor can include a disjunction element but this complicates the structure of the contactor.
  • - Contactor opening can be triggered by a fast actuation means, for example of the pyro-switch type, but the current actuation and detection system can also be too slow depending on certain current dynamics.
  • the invention relates to a power contactor comprising:
  • a movable part adapted to come into contact with the fixed part and to move between an open position and a closed position of the contactor, the movable part comprising at least one power contact;
  • auxiliary contact and a pyrotechnic actuator an auxiliary contact and a pyrotechnic actuator
  • the auxiliary contact and the pyrotechnic actuator being placed in parallel with the power contact
  • the pyrotechnic actuator being configured to be triggered during levitation of the contactor so as to cause the contactor to pass in the open position
  • a motor configured to actuate the moving part and bring it into contact with the fixed part
  • the power contact and the auxiliary contact are desynchronized so that when the contactor is closed, the power contact comes into contact with the fixed part before the auxiliary contact and when the contactor opens, the auxiliary contact opens before the power contact.
  • the presence of the pyrotechnic actuator makes it possible to quickly open, for example in less than 2 milliseconds, the power contact in the event of levitation of the contactor.
  • the contactor of the invention With a high voltage source, for example a source delivering a voltage of 800 V.
  • the contactor also comprises a transient voltage suppression diode in parallel with the pyrotechnic actuator.
  • transient voltage suppression diode also called transil diode or transzorb diode, is used to limit the voltage at the terminals of the pyrotechnic actuator and to protect it in cases where the voltage would increase too quickly at the terminals of the power contact.
  • the pyrotechnic actuator comprises an igniter and a piston, the igniter being configured to trigger the pyrotechnic actuator by melting and release the piston to open the contactor.
  • Another object of the invention is a method of closing a power contactor in the open position according to the invention, comprising bringing the power contact into contact with the fixed part then bringing the auxiliary contact into contact with the fixed part.
  • Another object of the invention is a method for opening a power contactor in the closed position according to the invention, comprising opening the contact between the auxiliary contact and the fixed part, then opening the contact between the power contact and the fixed part.
  • the closing method of the invention when the power contact is closed, the current flows in this contact and not in the pyrotechnic actuator.
  • the voltage in the branch comprising the power contact is equal to the voltage drop of the power contact (of the order of a hundred millivolts).
  • the auxiliary contact closes, a small part of the current flows in the pyrotechnic actuator, because the voltage is imposed by the parallel branch comprising the power contact. This current is therefore not sufficient to trigger the pyrotechnic actuator.
  • the auxiliary contact opens first to be able to isolate the pyrotechnic actuator, then the power contact opens and electric arcs are created.
  • the voltage gradually rises in the two branches parallel to the voltage of the electrical source connected to the contactor, but the voltage at the terminals of the pyrotechnic actuator remains low.
  • the contactor When the contactor is closed, that is, the power and auxiliary contacts are closed, and the electric current is too large, it is possible that the contactor levitates, that is, the contact of power rises. Electric arcs can occur and arc voltage occurs.
  • the current in the branch comprising the pyrotechnic actuator increases and triggers the pyrotechnic actuator which will open the power contact.
  • Figure IA shows, schematically and partially, a power contactor in the open position according to one embodiment of the invention.
  • FIG. IB represents, schematically and partially, a power contactor between an open position and a closed position according to one embodiment of the invention.
  • FIG. IC represents, schematically and partially, a power contactor in the closed position according to one embodiment of the invention.
  • Figure 1D shows, schematically and partially, a power contactor in the open position according to one embodiment.
  • Figure 2 shows, schematically and partially, a power contactor in the open position following the triggering of the pyrotechnic actuator according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 3 schematically shows a method of closing a power contactor according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 4 Figure 4 schematically shows a method of opening a power contactor according to one embodiment of the invention.
  • Figures IA, IB, IC, 1D and 2 represent, schematically and partially, a power contactor 100 in different positions: in the open position, during nominal operation of the contactor, in figures IA and 1D, in closed position in figure IC, between an open and closed position in figure IB and in the open position in figure 2 following triggering of the actuator pyrotechnic 130.
  • the objects are designated by the same reference numeral.
  • the power contactor 100 comprises a fixed part 108 and a mobile part 109 adapted to come into contact with the fixed part and to move between an open position and a closed position of the contactor 100.
  • the mobile part of the contactor 100 comprises a moving power contact 110, an auxiliary contact 120.
  • the contactor 100 also comprises a pyrotechnic actuator 130 comprising an igniter.
  • the auxiliary contact 120 and the pyrotechnic actuator 130, and more particularly the auxiliary contact 120 and the igniter (i.e. the trigger) of the pyrotechnic actuator 130 are placed in parallel with the mobile power contact 110.
  • the moving part can also include a resistor 140 placed in series between the auxiliary contact 120 and the pyrotechnic actuator 130.
  • the pyrotechnic actuator 130 is configured to be triggered during a levitation of the contactor 100, that is to say during the formation of electric arcs between the mobile part and the fixed part and the lifting of the mobile part when the electric current flowing through the contactor 100 is too high, so as to directly strike the entire moving part 109 or the moving power contact 110 alone to open the contactor 100.
  • the pyrotechnic actuator 130 can be configured to trigger at currents greater than or equal to 10 A.
  • the contactor 100 also comprises a motor 170, shown in FIG. 1D, configured to actuate the mobile part and bring it into contact with the fixed part.
  • the motor is for example a linear displacement mechanical motor.
  • An electrical load 160 can be connected to the contactor 100
  • the contactor 100 can be placed between a voltage source 150 and a load 160.
  • the voltage source 150 can be a high voltage source which, for example, delivers a voltage of 800 V.
  • the fixed part and the movable part are not in contact and no electric current flows between the two.
  • the auxiliary contacts 120 and power 110 are open and no electric current can flow between the source 150 and the load 160.
  • the voltage AU in the two branches (the one comprising the power contact 110 and the one comprising the auxiliary contact 120 and the pyrotechnic actuator 130) of contactor 100 is equal to that of voltage source 150.
  • the power 110 and auxiliary 120 contacts do not close at the same time. More particularly, the power contact 110 comes into contact with the fixed part of the contactor 100 before the auxiliary contact 120 when the contactor 100 is closed. Similarly, when the contactor 100 is opened, the power 110 and auxiliary contacts 120 do not open at the same time. More particularly, the auxiliary contact 120 opens before the power contact 110. In other words, the power 110 and auxiliary 120 contacts are desynchronized. This state of the contactor 100, between opening and closing, is illustrated in FIG. IB.
  • the desynchronization of the power contact 110 and the auxiliary contact 120 is for example achieved by placing these contacts at different distances from the fixed part 108.
  • the power contact In the open position of the contactor, the power contact is for example placed at a distance dl of the fixed part and the auxiliary contact is placed at a distance d2 from the fixed part, the distance d2 being greater than the distance d1.
  • the voltage in the branch comprising the power contact 110 is equal to the voltage drop of the power contact 110, that is to say of the order of a hundred millivolts. Then the auxiliary contact 120 closes and the voltage in the branch comprising the pyrotechnic actuator 130 is also around one hundred millivolts.
  • the value of resistor 140 is chosen so that the current flowing in pyrotechnic actuator 130 remains lower than the trigger threshold current of the pyrotechnic actuator 130. For example, the resistor 140 is 2 Ohms.
  • the auxiliary contact 120 opens first and makes it possible to isolate the igniter from the pyrotechnic actuator 130. Then the power contact 110 opens, electric arcs are created on this contact 110 and the voltage gradually rises in the two branches of the contactor 100 until it reaches the voltage of the voltage source 150. Thus the voltage at the terminals of the pyrotechnic actuator 130 and the current passing through it are impaired thanks to the opening preliminary auxiliary contact 120.
  • the igniter of the pyrotechnic actuator 130 is never subjected to the voltage of the voltage source 150, and it is thus protected and does not risk catching fire or triggering. wrongly.
  • the power contact 110 can lift and cause the contactor 100 to levitate. This creates electric arcs and an arc voltage appears.
  • the voltage in the two parallel branches of the contactor 100 increases, as well as the current flowing in the igniter of the pyrotechnic actuator 130. This has the effect of triggering the pyrotechnic actuator 130 which will open or prevent the closing of the power contact 110.
  • the triggering of the opening of the contactor 100 in the event of levitation, is thus faster than the prior art, since it does not require any means of measuring current or voltage.
  • the triggering of the opening has for example a gain in speed of one millisecond compared to the prior art.
  • the pyrotechnic actuator 130 comprises an igniter 132 and a piston 131.
  • the igniter 132 melts and triggers the pyrotechnic actuator 130 by releasing the piston 131.
  • the piston 131 prevents the power contact 110 from closing, as illustrated in FIG. 2. This prevents the power contact 110 from falling on the fixed part and welding it to the fixed part following the levitation of contactor 100. Thus, damage to contactor 100 is avoided.
  • Contactor 100 may also include a transient voltage suppression diode (also called transil diode or transzorb diode), placed in parallel with pyrotechnic actuator 130 and resistor 140. This diode makes it possible to limit the voltage to protect the igniter 132 and resistor 140, especially if the voltage increases too quickly across power contact 110.
  • the contactor 100 has been described with a single power contact 110 and a single auxiliary contact 120, but it may include two or more power contacts which will always be out of sync with the auxiliary contact 120.
  • the contact auxiliary 120 is always connected to the same pyrotechnic actuator 130 and the pyrotechnic actuator 130 actuates the various power contacts in a synchronized manner.
  • FIG. 3 schematically represents a method 300 for closing a power contactor according to one embodiment of the invention.
  • the contactor is initially in the open position 310, therefore the fixed and mobile contacts are not in contact and no electric current flows between these two parts.
  • the motor is powered so as to apply a pressure force on the movable part of the contactor, and the power contact is first brought into contact with the fixed part (step 301) , then the auxiliary contact is brought into contact with the fixed part (step 302).
  • FIG. 4 schematically represents a method 400 for opening a power contactor according to one embodiment of the invention.
  • the contactor is initially in the closed position 410, therefore the fixed and mobile parts are in contact and an electric current flows between these two parts.
  • the power supply to the motor is cut off and the auxiliary contact opens first (step 401). So it is no longer in contact with the fixed part of the contactor, then the power contact opens (step 402).

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Abstract

Contacteur de puissance (100) comprenant : - une partie fixe; - une partie mobile apte à venir en contact avec la partie fixe et à se déplacer entre une position d'ouverture et une position de fermeture du contacteur, la partie mobile comprenant au moins un contact de puissance (110); - un contact auxiliaire (120) et un actionneur pyrotechnique (130), le contact auxiliaire et l'actionneur pyrotechnique étant placés en parallèle du contact de puissance, et l'actionneur pyrotechnique étant configuré pour se déclencher lors d'une lévitation du contacteur de manière à faire passer le contacteur en position d'ouverture; et - un moteur configuré pour actionner la partie mobile et la mettre en contact avec la partie fixe, caractérisé en ce que le contact de puissance et le contact auxiliaire sont désynchronisés de manière à ce que lors de la fermeture du contacteur, le contact de puissance vienne en contact avec la partie fixe avant le contact auxiliaire et lors de l'ouverture du contacteur, le contact auxiliaire s'ouvre avant le contact de puissance.

Description

Description
Titre de l'invention : CONTACTEUR DE PUISSANCE COMPRENANT UN ACTIONNEUR PYROTECHNIQUE
Domaine Technique
La présente invention se rapporte au domaine général des organes de protection électrique, comme les contacteurs électromécaniques et les contacteurs électriques, et plus particulièrement au déclenchement d'ouverture de ces organes de protection.
Technique antérieure
Les contacteurs de puissance sont des organes de protection électrique généralement constitués d'une partie fixe et d'une partie mobile pouvant être ou non en contact avec la partie fixe.
Pour fermer un contacteur, et donc mettre en contact la partie mobile sur la partie fixe pour qu'un courant électrique puisse circuler entre la partie fixe et la partie mobile, on alimente le moteur du contacteur qui va permettre d'appliquer une force sur la partie mobile, et ainsi permettre la circulation d'un courant électrique entre la partie mobile et la partie fixe.
Quand le courant circulant entre les deux parties dépasse le seuil défini, des efforts électromagnétiques de répulsion vont s'appliquer sur la partie mobile et compenser, voire dépasser, la force appliquée par le moteur sur la partie mobile. Cela entraine une lévitation du contacteur, c'est-à-dire une ouverture non désirée du contacteur entre les parties fixe et mobile. De plus, lors de cette phase, c'est-à-dire durant l'application des forces de répulsion avant la lévitation, la résistance de contact entre la partie fixe et la partie mobile du contacteur augmente et crée un échauffement local (proportionnel à la résistance de contact au carré multipliée par le courant) qui peut entraîner la destruction de la partie mobile, un endommagement irréversible du contacteur et/ou la soudure de la partie mobile sur la partie fixe si la partie mobile retombe sur la partie fixe. Actuellement pour éviter l'endommagement des contacteurs en cas de sur-courant ou de court-circuit, plusieurs solutions existent :
- Des mesures du courant circulant dans le circuit sont réalisées et un moyen de traitement détecte les courants supérieurs à un seuil prédéterminé pour ouvrir le contacteur avant qu'il ne lévite. Cependant, les durées d'acquisition des mesures, de traitement et d'action ne sont pas toujours compatibles avec la dynamique de courant qui peut être extrêmement rapide selon l'impédance de la source ou du court-circuit.
- Le contacteur peut comprendre un élément de disjonction mais cela complexifie la structure du contacteur.
- L'ouverture du contacteur peut être déclenchée par un moyen d'actionnement rapide, par exemple de type pyro-switch, mais le système d'actionnement et de détection du courant peut également être trop lent selon certaines dynamiques de courant.
Il est donc souhaitable de disposer d'un nouveau contacteur de puissance dont le déclenchement d'ouverture est accéléré et les risques d'endommagement réduits en cas de sur-courant.
Exposé de l'invention
L'invention concerne un contacteur de puissance comprenant :
- une partie fixe ;
- une partie mobile apte à venir en contact avec la partie fixe et à se déplacer entre une position d'ouverture et une position de fermeture du contacteur, la partie mobile comprenant au moins un contact de puissance ;
- un contact auxiliaire et un actionneur pyrotechnique, le contact auxiliaire et l'actionneur pyrotechnique étant placés en parallèle du contact de puissance, et l'actionneur pyrotechnique étant configuré pour se déclencher lors d'une lévitation du contacteur de manière à faire passer le contacteur en position d'ouverture, et un moteur configuré pour actionner la partie mobile et la mettre en contact avec la partie fixe, caractérisé en ce que le contact de puissance et le contact auxiliaire sont désynchronisés de manière à ce que lors de la fermeture du contacteur, le contact de puissance vienne en contact avec la partie fixe avant le contact auxiliaire et lors de l'ouverture du contacteur, le contact auxiliaire s'ouvre avant le contact de puissance.
La présence de l'actionneur pyrotechnique permet d'ouvrir rapidement, par exemple en moins de 2 millisecondes, le contact de puissance en cas de lévitation du contacteur.
Grâce à la désynchronisation du contact de puissance et du contact auxiliaire, on peut alimenter l'actionneur pyrotechnique via le contact auxiliaire sans risquer de déclencher ou de faire fondre l'actionneur pyrotechnique en fonctionnement nominal du contacteur. Ainsi, il est possible d'utiliser le contacteur de l'invention avec une source haute tension, par exemple une source délivrant une tension de 800 V.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, le contacteur comprend également une diode de suppression de tensions transitoires en parallèle de l'actionneur pyrotechnique.
La diode de suppression de tensions transitoires, appelée également diode transil ou diode transzorb, permet de limiter la tension aux bornes de l'actionneur pyrotechnique et de le protéger dans les cas où la tension augmenterait trop vite aux bornes du contact de puissance.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, l'actionneur pyrotechnique comprend un inflammateur et un piston, l'inflammateur étant configuré pour déclencher l'actionneur pyrotechnique en fondant et libérer le piston pour ouvrir le contacteur.
Un autre objet de l'invention est un procédé de fermeture d'un contacteur de puissance en position d'ouverture selon l'invention, comprenant la mise en contact du contact de puissance avec la partie fixe puis la mise en contact du contact auxiliaire avec la partie fixe. Un autre objet de l'invention est un procédé d'ouverture d'un contacteur de puissance en position de fermeture selon l'invention, comprenant l'ouverture du contact entre le contact auxiliaire et la partie fixe, puis l'ouverture du contact entre le contact de puissance et la partie fixe.
Grâce au procédé de fermeture de l'invention, quand le contact de puissance est fermé, le courant circule dans ce contact et non pas dans l'actionneur pyrotechnique. La tension dans la branche comprenant le contact de puissance est égale à la chute de tension du contact de puissance (de l'ordre de la centaine de millivolts). Puis à la fermeture du contact auxiliaire, une faible partie du courant circule dans l'actionneur pyrotechnique, car la tension est imposée par la branche parallèle comprenant le contact de puissance. Ce courant n'est donc pas suffisant pour déclencher l'actionneur pyrotechnique.
A l'ouverture du contacteur, le contact auxiliaire s'ouvre en premier pour pouvoir isoler l'actionneur pyrotechnique, puis le contact de puissance s'ouvre et des arcs électriques se créent. La tension monte progressivement dans les deux branches parallèles à la tension de la source électrique connectée au contacteur, mais la tension aux bornes de l'actionneur pyrotechnique reste faible.
Lorsque le contacteur est fermé, c'est-à-dire les contacts de puissance et auxiliaire sont fermés, et que le courant électrique est trop important, il est possible que le contacteur lévite, c'est-à-dire que le contact de puissance se soulève. Des arcs électriques peuvent se créent et une tension d'arc apparaît. Le courant dans la branche comprenant l'actionneur pyrotechnique augmente et déclenche l'actionneur pyrotechnique qui va ouvrir le contact de puissance. En ouvrant le contact de puissance lors de la lévitation du contacteur, on évite, entre autre, que le contact de puissance se referme et se soude à la partie fixe à cause de réchauffement local créé par l'augmentation du courant, ce qui permet de limiter l'endommagement du contacteur.
Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif.
[Fig. IA] La figure IA représente, de manière schématique et partielle, un contacteur de puissance en position d'ouverture selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. IB] La figure IB représente, de manière schématique et partielle, un contacteur de puissance entre une position d'ouverture et une position de fermeture selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. IC] La figure IC représente, de manière schématique et partielle, un contacteur de puissance en position de fermeture selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. 1D] La figure 1D représente, de manière schématique et partielle, un contacteur de puissance en position d'ouverture selon un mode de réalisation.
[Fig. 2] La figure 2 représente, de manière schématique et partielle, un contacteur de puissance en position d'ouverture suite au déclenchement de l'actionneur pyrotechnique selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. 3] La figure 3 représente, de manière schématique, un procédé de fermeture d'un contacteur de puissance selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. 4] La figure 4 représente, de manière schématique, un procédé d'ouverture d'un contacteur de puissance selon un mode de réalisation de l'invention.
Description des modes de réalisation
Les figures IA, IB, IC, 1D et 2 représentent, de manière schématique et partielle, un contacteur de puissance 100 dans différentes positions : en position d'ouverture, lors d'un fonctionnement nominal du contacteur, en figures IA et 1D, en position de fermeture en figure IC, entre une position d'ouverture et de fermeture en figure IB et en position d'ouverture en figure 2 suite au déclenchement de l'actionneur pyrotechnique 130. Sur ces figures, les objets sont désignés par la même référence numérique.
Le contacteur de puissance 100 comprend une partie fixe 108 et une partie mobile 109 apte à venir en contact avec la partie fixe et à se déplacer entre une position d'ouverture et une position de fermeture du contacteur 100. La partie mobile du contacteur 100 comprend un contact mobile de puissance 110, un contact auxiliaire 120. Le contacteur 100 comprend également un actionneur pyrotechnique 130 comprenant un inflammateur. Le contact auxiliaire 120 et l'actionneur pyrotechnique 130, et plus particulièrement le contact auxiliaire 120 et l'inflammateur (c'est-à-dire le déclencheur) de l'actionneur pyrotechnique 130 sont placés en parallèle du contact mobile de puissance 110. De plus, la partie mobile peut également comprendre une résistance 140 placée en série entre le contact auxiliaire 120 et l'actionneur pyrotechnique 130.
L'actionneur pyrotechnique 130 est configuré pour se déclencher lors d'une lévitation du contacteur 100, c'est-à-dire lors de la formation d'arcs électriques entre la partie mobile et la partie fixe et du soulèvement de la partie mobile quand le courant électrique traversant le contacteur 100 est trop important, de manière à percuter directement toute la partie mobile 109 ou le contact mobile de puissance 110 seul pour ouvrir le contacteur 100. Par exemple, l'actionneur pyrotechnique 130 peut être configuré pour se déclencher à des courants supérieurs ou égaux à 10 A.
Le contacteur 100 comprend également un moteur 170, représenté sur la figure 1D, configuré pour actionner la partie mobile et la mettre en contact avec la partie fixe. Le moteur est par exemple un moteur mécanique à déplacement linéaire.
Une charge électrique 160 peut être reliée au contacteur 100
Le contacteur 100 peut être placé entre une source de tension 150 et une charge 160. La source de tension 150 peut être une source haute tension qui délivre par exemple une tension de 800 V.
En position d'ouverture en fonctionnement nominal du contacteur 100, représenté à la figure IA, la partie fixe et la partie mobile ne sont pas en contact et aucun courant électrique ne circule entre les deux. Autrement dit, les contacts auxiliaires 120 et de puissance 110 sont ouverts et aucun courant électrique ne peut circuler entre la source 150 et la charge 160. La tension AU dans les deux branches (celle comprenant le contact de puissance 110 et celle comprenant le contact auxiliaire 120 et l'actionneur pyrotechnique 130) du contacteur 100 est égale à celle de la source de tension 150.
Lors de la fermeture du contacteur 100, les contacts de puissance 110 et auxiliaire 120 ne se ferment pas en même temps. Plus particulièrement, le contact de puissance 110 vient en contact avec la partie fixe du contacteur 100 avant le contact auxiliaire 120 lors de la fermeture du contacteur 100. De même, lors de l'ouverture du contacteur 100, les contacts de puissance 110 et auxiliaire 120 ne s'ouvrent pas en même temps. Plus particulièrement, le contact auxiliaire 120 s'ouvre avant le contact de puissance 110. Autrement dit, les contacts de puissance 110 et auxiliaire 120 sont désynchronisés. Cet état du contacteur 100, entre ouverture et fermeture, est illustré sur la figure IB.
La désynchronisation du contact de puissance 110 et du contact auxiliaire 120 est par exemple réalisée en plaçant ces contacts à des distances différentes de la partie fixe 108. En position d'ouverture du contacteur, le contact de puissance est par exemple placé à une distance dl de la partie fixe et le contact auxiliaire est placé à une distance d2 de la partie fixe, la distance d2 étant supérieure à la distance dl.
En position de fermeture du contacteur 100, représenté à la figure IC, la partie fixe et la partie mobile sont en contact de manière à ce qu'un courant électrique circule entre les deux parties. Autrement dit, les contacts auxiliaires 120 et de puissance 110 sont fermés et le courant électrique circule dans les deux branches du contacteur 100.
Lors de la fermeture du contacteur 100, la tension dans la branche comprenant le contact de puissance 110 est égale à la chute de tension du contact de puissance 110, c'est-à-dire de l'ordre de la centaine de millivolts. Puis le contact auxiliaire 120 se ferme et la tension dans la branche comprenant l'actionneur pyrotechnique 130 est également d'une centaine de millivolts. La valeur de la résistance 140 est choisie de manière à ce que le courant circulant dans l'actionneur pyrotechnique 130 reste inférieur au courant seuil déclencheur de l'actionneur pyrotechnique 130. Par exemple, la résistance 140 est de 2 Ohms.
Lors de l'ouverture du contacteur 100, le contact auxiliaire 120 s'ouvre en premier et permet d'isoler l'inflammateur de l'actionneur pyrotechnique 130. Puis le contact de puissance 110 s'ouvre, des arcs électriques se créent sur ce contact 110 et la tension monte progressivement dans les deux branches du contacteur 100 jusqu'à atteindre la tension de la source de tension 150. Ainsi la tension aux bornes de l'actionneur pyrotechnique 130 et le courant le traversant sont nuis grâce à l'ouverture préliminaire du contact auxiliaire 120.
Grâce à la désynchronisation des contacts 110 et 120, l'inflammateur de l'actionneur pyrotechnique 130 n'est jamais soumis à la tension de la source de tension 150, et il est ainsi protégé et ne risque pas de prendre feu ou de se déclencher à tort.
Lorsque le contacteur 100 est fermé et que le courant devient trop important, par exemple atteint 2 kA, le contact de puissance 110 peut se soulever et faire léviter le contacteur 100. Cela crée des arcs électriques et une tension d'arc apparaît. La tension dans les deux branches parallèles du contacteur 100 augmente, ainsi que le courant circulant dans l'inflammateur de l'actionneur pyrotechnique 130. Cela a pour effet de déclencher l'actionneur pyrotechnique 130 qui va ouvrir ou empêcher la fermeture du contact de puissance 110. Le déclenchement de l'ouverture du contacteur 100, en cas de lévitation, est ainsi plus rapide que l'art antérieur, car elle ne nécessite aucun moyen de mesure de courant ou de tension. Le déclenchement de l'ouverture présente par exemple un gain de rapidité d'une milliseconde par rapport à l'art antérieur.
Dans cet exemple de réalisation, l'actionneur pyrotechnique 130 comprend un inflammateur 132 et un piston 131. Quand le courant circulant dans l'actionneur pyrotechnique 130 augmente, l'inflammateur 132 fond et déclenche l'actionneur pyrotechnique 130 en libérant le piston 131. Etant libéré, le piston 131 empêche le contact de puissance 110 de se refermer, comme illustré sur la figure 2. Cela permet de ne pas faire retomber le contact de puissance 110 sur la partie fixe et de le souder à la partie fixe suite à la lévitation du contacteur 100. Ainsi, on évite l'endommagement du contacteur 100. Le contacteur 100 peut également comprendre une diode de suppression de tensions transitoires (appelée également diode transil ou diode transzorb), placée en parallèle de l'actionneur pyrotechique 130 et de la résistance 140. Cette diode permet de limiter la tension pour protéger l'inflammateur 132 et la résistance 140, notamment si la tension augmente trop vite aux bornes du contact de puissance 110.
De plus, le contacteur 100 a été décrit avec un seul contact de puissance 110 et un seul contact auxiliaire 120, mais il peut comprendre deux ou plus contacts de puissance qui seront toujours désynchronisés par rapport au contact auxiliaire 120. Dans ce cas, le contact auxiliaire 120 est toujours connecté au même actionneur pyrotechnique 130 et l'actionneur pyrotechnique 130 actionne les différents contacts de puissance de façon synchronisée.
La figure 3 représente, de manière schématique, un procédé 300 de fermeture d'un contacteur de puissance selon un mode de réalisation de l'invention.
Le contacteur est initialement en position d'ouverture 310, donc les contacts fixe et mobile ne sont pas en contact et aucun courant électrique ne circule entre ces deux parties.
Pour que le contacteur passe en position de fermeture 320, le moteur est alimenté de manière à appliquer une force de pression sur la partie mobile du contacteur, et le contact de puissance est d'abord mis en contact avec la partie fixe (étape 301), puis le contact auxiliaire est mis en contact avec la partie fixe (étape 302).
La figure 4 représente, de manière schématique, un procédé 400 d'ouverture d'un contacteur de puissance selon un mode de réalisation de l'invention.
Le contacteur est initialement en position de fermeture 410, donc les parties fixe et mobile sont en contact et un courant électrique circule entre ces deux parties.
Pour que le contacteur passe en position d'ouverture 420, l'alimentation du moteur est coupée et le contact auxiliaire s'ouvre d'abord (étape 401). Donc il n'est plus en contact avec la partie fixe du contacteur, puis le contact de puissance s'ouvre (étape 402).

Claims

Revendications
[Revendication 1] Contacteur de puissance (100) comprenant :
- une partie fixe ;
- une partie mobile apte à venir en contact avec la partie fixe et à se déplacer entre une position d'ouverture et une position de fermeture du contacteur, la partie mobile comprenant au moins un contact de puissance (110) ;
- un contact auxiliaire (120) et un actionneur pyrotechnique (130), le contact auxiliaire étant en série avec l'actionneur pyrotechnique, le contact auxiliaire et l'actionneur pyrotechnique étant placés en parallèle du contact de puissance, et l'actionneur pyrotechnique étant configuré pour se déclencher lors d'une lévitation du contacteur de manière à faire passer le contacteur en position d'ouverture ; et
- un moteur configuré pour actionner la partie mobile et la mettre en contact avec la partie fixe, caractérisé en ce que le contact de puissance et le contact auxiliaire sont désynchronisés de manière à ce que lors de la fermeture du contacteur, le contact de puissance vienne en contact avec la partie fixe avant le contact auxiliaire et lors de l'ouverture du contacteur, le contact auxiliaire s'ouvre avant le contact de puissance.
[Revendication 2] Contacteur de puissance selon la revendication 1, comprenant également une diode de suppression de tensions transitoires en parallèle de l'actionneur pyrotechnique.
[Revendication 3] Contacteur de puissance selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel l'actionneur pyrotechnique (130) comprend un inflammateur (132) et un piston (131), l'inflammateur étant configuré pour déclencher l'actionneur pyrotechnique en fondant et libérer le piston pour ouvrir le contacteur.
[Revendication 4] Procédé (300) de fermeture (320) d'un contacteur de puissance en position d'ouverture (310) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant la mise en contact (301) du contact de puissance avec la partie fixe puis la mise en contact (302) du contact auxiliaire avec la partie fixe.
[Revendication 5] Procédé (400) d'ouverture (420) d'un contacteur de puissance en position de fermeture (410) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant l'ouverture (401) du contact entre le contact auxiliaire et la partie fixe, puis l'ouverture (402) du contact entre le contact de puissance et la partie fixe.
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