Brevet FR2503929A1 — publié le 19821015

PROCEDE D'INTERRUPTION AUTOMATIQUE DE LA CHARGE ET INTERRUPTEUR AUTOMATIQUE DE LA CHARGE POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE La présente invention concerne ltelectrotechnique et, plus précisément, les procédé d'interruption automatique de la charge ainsi que les interrupteurs automatiques de la charge destinés à la mise en oeuvre de ces procedes. Cette invention peut être utilisée avec succès pour la protection d'appa reils consommateurs d'électricité sensibles aux surintensites, en particulier, de convertisseurs à thyristors. Le progres actuel de l'électrotechnique est caractérisé par un développement tres rapide de la technique des convertisseurs de puissance. Les installations à convertisseurs à semi-conducteurs, c'est-à-dire, à thyristors et à diodes, sont très sensibles à l'égard des charges-et pour les protéger, il faut des interrupteurs automatiques possedant une rapidité et un pouvoir de protection contre les surintensités très élevées. On connaît un procédé d'interruption automatique de la charge (par exemple, le certificat d'auteur de l'URSS Nb 296172 de 1971) consistant a faire passer le courant de charge par un système de contacts pour créer des forces electrodynamiques ouvrant les contacts d'au moins un couple de contact du système de contacts, a émettre un signai d'alarme et créer des forces mecaniques pour déplacer et fixer l'un des contacts de cette paire de contacts. On connaît un interrupteur automatique de la charge (v. par exemple, le certificat d'auteur de 1'URUS déjà citée comprenant un système de contacts ayant au moins une paire d'éléments de contact et au moins un limiteur de courant electrodynamique électriquement reliés entre eux, au moins un détecteur de surintensite critioue electriquement relié à la paire d'éléments de contact du système de contacts. un bloc de déplacement et de fixation du contact mécaniquement relié à la paire d'éléments de contact du système de contacts et au détecteur de surin tensité critique, et au moins un extincteur d'arc pour dévier et éteindre l'arc électrique entre les éléments de la paire d'éléments de contact. Cependant, dans ce procédé et dans l'interrupteur destiné à sa mise en oeuvre, l'inertie notable du bloc de déplacement et de fixation du contact ne permet pas de couper la charge au moment même où se manifeste la situation d'avarie (la surintensité critique), ce qui gêne la limitation du courant et conduit à un prolongement de la durée d'interruption. En outre, pour ouvrir les éléments de contact de la paire de contacts à l'aide d'un limiteur électrodynamique de courant, le courant de charge doit augmenter jusqu'à une valeur suffisante, ce qui entrave aussi la limitation de courant et mène à un prolongement de la durée d'interruption. L'invention a pour objet de fournir un procédé d'interruption automatique de la charge comprenant une operation supplementaire qui permette de réduire la duree d'interruption en améliorant simultanément la limitation de courant et de permettre la realisation d'un interrupteur automatique de la charge fonctionnant selon ce procédé, possédant des blocs auxiliaires qui permettent de réduire la durée d'interruption en améliorant simultanement la limitation de courant. Selon l'invention, le procédé d'interruption automatique de la charge consiste à faire passer le courant de charge par un système de contacts pour creer des forces électrodynamiques ouvrant les contacts d'au moins une paire de contacts du système de contacts, à envoyer un signal d'alarme et à créer des forces mecaniques pour déplacer et fixer l'un des contacts de cette paire de contacts, et ledit procédé est caractérisé, en ce que lors de l'émission du signal d'alarme, on cree un courant auxiliaire, sous forme d'une impulsion dont la valeur et la durée sont suffisantes pour ouvrir les contacts au moment même ou apparaît une surintensite critique, ce courant passant par le système de contacts. De préférence, le courant auxiliaire, au moment où il passe par le système de contacts, est additionné au courant de charge. Pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, l'invention prévoit aussi un interrupteur automatique de la charge comprenant un système de contacts comportant au moins une paire de contacts ainsi qu'au moins un limiteur électrodynamique de courant électriquement couplés, au moins un détecteur de surin tensité critique électriquement relié à la paire de contacts du système de contacts, et un bloc de déplacement et de fixation du contact, mécaniquement lié à la paire de contacts du système de contacts et au détenteur de surintensité critique, et au moins un extincteur d'arc pour dévier et éteindre l'arc électrique surgissant entre les contacts de la paire de contacts, ledit interrupteur étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une source de courant impulsionnel électriquement reliée au système de contacts et au détecteur de surintensité critique. De préférence, l'interrupteur automatique de la charge comprend un détecteur de surintensité critique auxiliaire couplé à la source de courant impulsionnel. De préference encore, la source de courant impulsionnel comprend au moins un formateur de courant impulsionnel électriquement relié à au moins un commutateur électriquement couplé au système de contacts et au détecteur de surintensite critique ou encore à un détecteur auxiliaire de situation critique. De même, le commutateur de la source de courant impulsionnel comprend au moins un thyristor et au moins une diode dont l'anode et la cathode sont respectivement branchées au formateur de courant impulsionnel tandis que l'électrode de commande du thyristor est couplée au détecteur de situation critique ou au détecteur auxiliaire de situation critique, De préférence aussi la cathode du thyristor est branchée au limiteur électrodynamique de courant tandis que l'anode de la diode est branchée à un contact relié au bloc de déplacement et de fixation du contact ou au détecteur de situation critique. L'anode de la diode est branchée au limiteur électrodynamique de courant, et la cathode du thyristor à un contact relié au bloc de déplacement et de fixation du contact ou au détecteur de situation critique. Le commutateur de la source de courant impulsionnel comprend avantageusement au moins un groupe de quatre thyristors branchés en pont, le point de connexion des anodes de deux thyristors et le point de connexion des cathodes des deux autres thyristors étant connectés au formateur d'impulsions de courant tandis que l'un des points réunissant la cathode et l'anode de deux thyristors est branché au limiteur électrodynamique de courant. De préférence aussi, le point de connexion de la cathode et de l'anode des deux autres thyristors est branché au contact relié au bloc de déplacement et de fixation ou au détecteur de situation critique, et les électrodes de commande des thyristors sont reliées au détecteur de situation critique ou au détecteur auxiliaire de situation critique. De manière avantageuse, le formateur de courant impulsionnel comprend au moins une source de tension reliee en parallele à au moins un condensateur dont les bornes sont branchées au commutateur. De préférence, le formateur de courant impulsionnel comprend en outre au moins un élément inductif formant avec le condensateur au moins un circuit oscillant. La présente invention permet d'augmenter les forces électrodynamiques au moment où se manifeste une situation critique ce qui réduit la durée de débranchement tout en améliorant la limitation de courant. La présente invention sera mieux comprise par la description suivante relative à des exemples de mise en oeuvre et par les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente un interrupteur automatique de la charge, mettant en oeuvre le procédé selon l'invention, avec une source de courant impulsionnel à deux entrées; la figure 2 représente l'interrupteur automatique de la charge, mettant en oeuvre le procédé selon la figure 1, avec une source de courant impulsionnel à huit entrées; la figure 3 montre l'interrupteur automatique de la charge, mettant en oeuvre le procédé selon la figure 1 avec un detecteur auxiliaire de situation critique; la figure 4 représente l'interrupteur automatique de la charge mettant en oeuvre le procédé selon la figure 2 avec un détecteur auxiliaire de situation critique;; la figure 5 est le schéma de principe d'un commutateur avec les cathodes des thyristors branchées à un limiteur électrodynamique de courant, selon l'invention; la figure 6 représente le schéma de principe du commutateur avec les anodes des diodes branchées au limiteur électrodynamique de courant, selon l'invention; la figure 7 montre le schéma de principe d'un commutateur avec deux groupes de thyristors branches en pont, selon l'invention; la figure 8 représente le schéma de principe d'un formateur de courant impulsionnel, selon l'invention; la figure 9 est le schéma de principe du formateur de courant impulsionnel selon la figure 8 avec des éléments inductifs, selon l'invention. - Le procddé d'interruption automatique d'une charge consiste en ce qu'on fait passer le courant de charge par le système de contacts pour créer des forces électrodynamiques ouvrant les contacts d'au moins une paire de contacts du système de contacts, et en ce qu'on émet un signal de situation critique. Simultanément à l'émission du signal de situation critique, on crée un courant auxiliaire sous forme d'une impulsion dont la grandeur et la durée sont suffisantes pour ouvrir les contacts au moment où surgit la situation critique, courant qu'on fait passer par le système de contacts. Ensuite, on crée des efforts mécaniques pour déplacer et fixer l'un des contacts de cette paire. Au moment où le courant auxiliaire passe par le système de contacts, il est additionné au courant de charge. L'interrupteur automatique de la charge mettant en oeuvre le procédé selon l'invention pour l'interruption au+omatique de la charge, comprend un système de contacts (fig. 1) ayant deux paires de contacts 2, 3. Les paires de contacts 2, 3 sont constituées, respectivement, par des contacts 4, 5 et 6, 7. Les contacts 4 et 6 sont liés mécaniquement a des ressorts de pression 8 et 9 et, électriquement, à des limiteurs électrodynamiques de courant 10 et 11. Les limiteurs de courant 10 et 11 sont fixés sur une base 12. Les paires de contacts 2 et 3 sont respectivement reliées à des extincteurs d'arc 13 et 14 servant à dévier et à éteinre l'arc jaillissant entre les contacts respectifs 4, 5 et 6, 7. Les contacts 5 et 7 sont, respectivement, branchés à des détecteurs de situation critique 15 et 16 et sont fixes sur une traverse commune 17. Le contact 7 est lié au bloc 18 de déplacement et d fixation du contact. Les détecteurs 15 et 16 sont branchés à une source de courant impulsionnel 19, respectivement, par leurs entrées 20 et 21. Les limiteurs de courant 10 et 11 et les contacts 5 et 7 sont, respectivement, connectés aux sorties 22, 23 et 24, 25 de la source 19. La source de courant impulsionnel 19 comprend un formateur d'impulsions de courant 26 dont les sorties 27 et 28 sont branchées à un commutateur 29. Les entrées et les sorties d commutateur 29 sont, respectivement, les entrées 20, 21 et les sorties 22, 23, 24, 25 de la source 19. Reliée aux limiteurs de courant 10 et 11 et aux détecteurs 15 et 16, une charge 30 représente un dispositif quelconque, sensible aux surintensites, debranchable à l'aide de l'interrupteur automatique faisant l'objet de l'invention. D'après une autre variante de réalisation de l'interrupteur automatique de la charge mettant en oeuvre le procédé d'interruption automatique de la charge selon l'invention, la source de courant impulsionnel 19 comprend un commutateur 31 (fig. 2) a huit entrées qui son en même temps les entrées 32, 33, 34, 35, 37, 38, 39 de la source de courant impulsionnel 19, branchées aux détenteurs de situation critique 15, 16. Les sorties du commutateur 31 sont, respectivement, les sorties 40, 41, 42, 43 de la source de courant impulsionnel 19, reliées, respectivement, aux limiteurs de courant 10, 11 et aux contacts 5, 7. Selon une autre variante d'exécution, l'interrupteur automatique de la charge mettant en oeuvre le procédé d'interruption automatique de la charge selon l'invention, comprend un détecteur auxiliaire de situation critique 44 (fig. 3) branché aux entrées 20, 21 de la source de courant impulsionnel 19. L'entrée 45 du détecteur 44 est connectée à la charge 30. Les sorties 24 et 25 de la source 19 sont reliées, respectivement, aux détecteurs de situation critique 15 et 16. Selon une autre variante encore de l'interrupteur automatique de la charge, mettant en oeuvre le pruche d'interruption automatique de la charge selon l'invention, les entrées 32, 33, 34 35, 3, 37, 38, 39 de la source de courant im pulsionnel 19 sont branchées rah-s détecteur de situation critique 44 auxiliaire (fig. 4). Selon une forme de réalisation de la source de courant impulsionnel 19, le commutateur 29 (fig. 1, 3) comprend deux thyristors 46 et 47 (fig. 5), dont les anodes sont branchées à un point de connexion 48, et deux diodes 49 et 50 dont les cathodes sont reliées à un point de connexion 51. Les points de connexion 48 et 51 sont respectivement branchés aux entrées 27 et 28 du formateur de courant impulsionnel 26. Les sorties des anodes des diodes 49 et 50 sont, respectivement, les sorties 24 et 25 de la source de courant impulsionnel 19 et les sorties des cathodes de thyristors 46 et 47 servent, respectivement, de sorties 22 et 23 de la source 19. Dans une autre variante du générateur de courant impulsionnel 19, les cathodes des thyristors 46 et 47 (fig. 6) du commutateur 29 sont, respectivement, les sorties 24, 25 tandis que les anodes des diodes 49 et 50 sont, respectivement, les sorties 22 et 23 de la source 19. Dans une autre variante de la source de courant impulsionnel 19, son commutateur 31 (fig. 2, 4) comprend deux groupes de quatre thyristors 52, 53, 54, 55 et 56, 57, 58, 59 (fig. 7). Les thyristors 52, 53, 54, 55 sont branchés selon un circuit en pont, et les thyristors 56, 57, 58, 59 selon un autre circuit de ce genre. Le point 60 de connexion des anodes des thyristors 52, 54, 56, 58 et le point 61 de connexion des cathodes des thyristors 53, 55, 57, 59 sont reliés, respectivement, aux sorties 27, 28 du formateur de courant impulsionnel 26. La cathode et l'anode des thyristors 52 et 53 sont reliées à un point 62 commun, celles des thyristors 54 et 55, à un point 63 de connexion, celles des thyristors 56 et 57, à un point 64, celles des thyristors 58 et 59, à un point 65 de connexion. Les électrodes de commande 52, 53, 64, 55, 56, 37, 38, 39 constituent respectivement, les entrées 32, 33, 34, 35, 36, 57, 58, 59 de la source de courant impulsionnel 19 tandis que les points 62, 63, 64, 65 sont respectivement, les sorties 40, 41, 42, 43, du générateur de courant impulsionnel 19. Selon une variante, le formateur de courant impulsionnel 26 (fig. 1, 2, 3, 4) comprend une source de tension 66 (fig. 8) ayant un condensateur 67 branché en parallele. Selon une autre variante, le formateur de courant impulsionnel 26 (fig. 1, 2, 3, 4) comprend deux sources de tension 68 et 69 (fig. 9) avec des condensateurs, respectivement, 70 et 71, branchés en parallèle sur la source correspondante. Une des bornes du condensateur 70 est raccordée à l'une des bornes du condensateur 71. Entre les autres bornes des condensateurs 70 et 71, est branché un élément inductif 72. Au point 73 de connexion des bornes du condensateur 70 et de l'élément inductif 72 est branché un élément inductif 74. Le condensateur 70 et l'élément inductif 74 forment un premier circuit oscillant, le condensateur 71 et les éléments inductifs 72 et 74 formant un deuxième circuit oscillant. L'interrupteur automatique de la charge mettant en oeuvre le procédé d'interruption automatique de la charge selon l'invention, fonctionne de la ma nière suivante. Sur un signal des détecteurs de situation critique 15, 16 (fig. 1, 2) le commutateur 29 ou le commutateur 31 de la source de courant impulsionnel 19 devient conductrice et fait passer l'impulsion de courant auxiliaire de son formateur de courant impulsionnel 26 par le système de contacts 1, ou par les limiteurs électrodynamiques de courant 10, 11 et les contacts 4, 5 et 6, 7. Le courant auxiliaire crée des forces électrodynamiques rejetant les contacts 4, 6. Entre les contacts 4, 5 et 6, 7 ouverts s'amorcent des arcs qui sont déviés sur les extincteurs d'arc 13, 14. Dans les circuits de la charge 30, auxquels sont branchées les paires de contacts 2, 3 de l'interrupteur automatique de la charge-, s'ajoute la tension des arcs formés entre les contacts 4, 5 et 6, 7,provoquant une limitation du courant de charge et la coupure de ces circuits. Après la cessation du courant auxiliaire, les forces électrodynamiques, agissant sur les contacts 4 et 6,diminuent et les contacts 4 et 6, sous l'action des ressorts de pression de contact 8 et 9, commencent à se déplacer en sens inverse en tendant a se fermer sur les contacts 5 et 7. La grandeur et la durée de l'impulsion du courant auxiliaire doivent être telles qu'avant le retour des contacts 4 et 6 rejetés en position initiale, le bloc 18 de.déplacement et de fixation du contact se déclenche et que le déplacement des contacts 5 et 7 commence. Pour accélérer le déclenchement du bloc 18, le commutateur 29 ou 31 se débloque. sur un signal du détecteur auxiliaire 44 (fig. 3, 4) de situation critique et l'impulsion de courant supplémentaire passe par le système de con tacts .1 (de la manière décrite ci-dessus) et par les détecteurs de situation critique 15, 16. Le fonctionnement de la source de courant impulsionnel 19 pour un courant continu sur la charge 30 est décrit ci-apres. Les signaux des détecteurs de situation critique 15, 16 (fig. 1) arrivent aux electrodes de commande des thyristors 46, 47 (fig. 5) du commutateur 29. En se débloquant, les thyristors 46, 47 laissent passer le courant de décharge du condensateur 67, préalablement chargé par la source de tension 66 (fig. 8) du formateur de courant impulsionnel 26. Le courant de décharge du condensateur 67, passant par les thyristors 46, 47 (fig. 5) du commutateur 29 (fig. 1, 5), par les limiteurs de courant 10, 11 et par les contacts 4, 5 et 6, 7du système de contacts 1, par les diodes 49, 50 du commutateur 29, constitue selon l'invention une impulsion de courant auxiliaire. On examine maintenant le cas où le courant auxiliaire ne correspondant pas au sens du courant dans la charge 30. Alors, le courant de décharge du condensateur 67 passant par les thyristors 46, 47 (fig. 6) du commutateur 29 (fig. 1, 6), par les contacts 4, 5 et 6, 7 et par les limiteurs de courant 10, 11 du système de contacts 1, par les diodes 49, 50 du commutateur 29, constitue selon l'invention, une impulsion de courant auxiliaire. A la réception du signal d'alarme du détecteur 44 (fig. 3), le courant de décharge du condensateur 67 passe aussi par les détecteurs de situation critique 15, 16. Pour assurer une durée suffisante de l'impulsion du courant auxiliaire et la forme voulue de cette impulsion, le courant auxiliaire, dans le formateur 26 (fig. 9), est formé par les courants créés dans deux circuits oscillants à fréquences différentes des oscillations propres, l'un de ceux-ci comprenant l'élément inductif 74 et le condensateur 70 préalablement chargé de la source 68, l'autre, les éléments inductifs 72 et 74 et le condensateur 71, préalablement chargé, de la source 69. On examine le fonctionnement de la source de courant impulsionnel 19 pour un courant de charge alternatif dans la charge 30. Les détecteurs 15, 16 (fig. 2) d'alarme réagissent au sens du courant dans la charge 30. Pour un sens du courant dans la charge 30, les signaux des détecteurs 15 et 16 débloquent les thyristors 52, 55 et 56, 59 (fig. 7) du commutateur 31 (fig. 1, 2, 7). L'impulsion de courant auxiliaire passe du formateur 26 par les thyristors 52, 56, par les limiteurs de courant 10, 11 et par les contacts 4, 5 et 6, 7 du système de contacts 1, par les thyristors 55, 59. Pour l'autre sens du courant dans la charge 30, les thyristors 53, 54 et 57, 59 se débloquent et l'impulsion de courant auxiliaire passe du formateur 26 par les thyristors 54, 58, par les contacts 4, 5 et 6, 7, par les limiteurs de courant 10, 11 du système de contacts, par les thyristors 53, 57. De manière analogue au cas décrit ci-dessus, à la réception du signal d'alarme du détecteur auxiliaire 44 (fig. 4), le courant auxiliaire passe aussi par les détecteurs 15, 16. La présente invention permet d'utiliser les interrupteurs automatiques de la charge connus sans modifications de constructions complexes, ce qui permet la mise en oeuvre du procédé d'interruption automatique de la charge selon l'invention. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, su-vant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé d'interruption automatique de la charge consistant à faire passer le courant de charge par un système de contacts pour créer des forces électrodynamiques ouvrant les contacts d'au moins une paire de contacts du système de contacts, à envoyer un signal de situation critique et à créer des efforts mécaniques pour déplacer et fixer l'un des contacts de cette paire de contacts, ledit procédé étant c a-r a c t é r i s é en ce que sur un signal de situation critique, on crée un courant auxiliaire sous forme d'une impulsion dont la valeur et la durée sont suffisantes pour ouvrir les contacts au moment où apparaît une situation critique, courant qu'on fait passer par le système de contacts. 2.- Procédé selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que le courant auxiliaire, au moment de son passage par le système de contacts, est additionné au courant de charge. 3.- Interrupteur automatique de la charge pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant un système de contacts (') avec au moins une paire de contacts (2, 3) et avec au moins un limiteur électro- dynamique de courant (10, 11) électriquement couplés entre eux, au moins un détecteur de situation critique (15, 16) électriquement relié à la paire de contacts du système de contacts, un bloc (18) de déplacement et de fixation du contact mécaniquement attache à la paire de contacts du système de contacts et au détecteur de situation critique et au moins un extincteur d'arc (13, 14) pour dévier et éteindre l'arc électiqe surgissant entre les contacts, c a r a c t é r i -s é en ce qu'il comprend en outre une source (19) de courant .mpulsionnel électriquement reliée au système de contacts et au détecteur de situation critique. 4.- Interrupteur autemat.que selon la revendication 3, c a r a c t é r is é en ce qu1il cor--prend un détecteur de situation critique auxiliaire (44) branché à la source (19) de courant iSilpu sionne7. 5.- Interrupteur auto.erioue selon la revendication 3 ou 4, c a r a ct é r i s é en ce que la source de courant impulsionnel (19j comprend au moins un formateur de courant impulsionnel (26) relié a au moins un commutateur (29) électriquement couplé au système de contacts et au détecteur de situation critique ou à encore un détecteur de situation critique auxiliaire. 6.- Interrupteur automatique selon la revendication 5, c a r a c t é r is é en ce que le commutateur (29) de ;a source f19) de courant impulsionnel comprend au moins un thyristor l4t 47) et au moins une diode (49, 50) dont l'anode et la cathode sont, respectivements branchées au formateur de courant impulsionnel, tandis otie lialectrode de commande du thyristor est reliée au detecteur de situation critique ou au detecteur de situation critique auxiliaire. 7.- Interrupteur automatique selon la revendication 6, c a r a c t ér i s é en ce que la cathode du thyristor est branchée au limiteur électrodynamique de courant, et l'anode au contact relie au bloc de déplacement et de fixation du contact, ou au détecteur de situation critique. 8.- Interrupteur automatique selon la revendication 6, c a r a c t ér i s é en ce que l'anode de la diode est branchée au limiteur electrodynamique de courant, et la cathode du thyristor au contact relié au bloc de déplacement et de fixation du contact ou au détecteur de situation critique. 9.- Interrupteur automatique selon la revendication 5, c a r a c t ér i s é en ce que le commutateur de la source de courant impulsionnel comprend au moins un groupe de quatre thyristors branchés en point, le point de connexion des anodes de deux thyristors et le point de connexion des cathodes des deux autres thyristors étant branchés au formateur de courant impulsionnel tandis que l'un des points de connexion de la cathode et de l'anode de deux thyristors est relie au limiteur électrodynamique de courant. 10.- Interrupteur automatique selon la revendication 9, c a r a c t ér i s é en ce que le point de connexion de la cathode et de l'anode des deux autres thyristors est relié au contact branché au bloc de déplacement et de fixation ou au détecteur de situation critique, et les électrodes de commande des thyristors, au détecteur de situation critique ou au détecteur de situation critique auxiliaire. 11.- Interrupteur automatique selon la revendication 5, c a r a c t ér i s é en ce que le formateur d'impulsion de courant impulsionnel comprend au moins une source de tension reliée en parallèle à au moins un condensateur dont les bornes sont branchées au commutateur. 12.- Interrupteur automatique selon la revendication 11, c a r a c t ér i s é en ce que le formateur de courant impulsionnel comprend en outre au moins un élément inductif formant avec le condensateur au moins un circuit oscillant.