Brevet FR2737040A1 — publié le 19970124

L'invention se rapporte à un dispositif coupe-circuit d'un circuit électrique polyphasé lors du passage de la phase à zéro ou au voisinage de zéro. Il s'applique principalement à des contacts électriques pour la coupure ou l'établissement de courants importants. Actuellement, les organes de coupure et d'établissement de courants polyphasés sont actionnes par un dispositif mécanique commun à toutes les phases. Lors de la coupure d'une forte intensité du courant dans un circuit électrique, il se produit un arc souvent important qui use prématurément ou détériore les pièces de contact. Dans le cas d'un contacteur triphasé, ou plus généralement polyphasé, les différents contacts propres à chaque phase sont commandés simultanément. Il est donc impossible de couper toutes les phases lors du passage du courant à zéro ou au voisinage de zéro. Il existe sur le marche des organes de coupure triphasés à commande unique dont l'ouverture d'un pôle est décalée dans le temps d'une faible durée. Ceci permet d'éviter les surtensions à la coupure qui perturbent le réseau de distribution électrique. Mais, le mécanisme de commande commun actionnant simultanément toutes les pièces polaires du dispositif coupe-circuit, empêche d'arriver à une coupure de tous les contacts lors du passage du courant à zéro ou au voisinage du zéro. L'invention a pour but de supprimer les inconvénients d'usure prématurée voire de destruction des pièces de contact du dispositif coupe-circuit principalement lors de l'ouverture du circuit de charge. Elle se caractérise en ce que chaque contact correspondant à chaque phase comprend un circuit de détection et de mesure formé d'un capteur de courant placé en aval des contacts qui commande à travers une unité de déclenchement lors d'un prochain passage du courant au voisinage de zéro l'ouverture du contact correspondant au voisinage de zéro. Les mouvements d'ouverture du circuit s'effectuant individuellement lors du passage du courant de la phase correspondante au voisinage de zéro. les pièces de contact ne subissent que peu de contrainte due à l'établissement ou à la coupure du courant électrique. On évite ainsi un vieillissement prématuré de chaque contact et donc la durée de vie du coupe-circuit est allongée suffisamment pour représenter un avantage significatif. Finalement, ce fonctionnement au passage du courant à zéro permet, pour un coupe-circuit, de ne pas surdimensionner les pièces de contact. D'autres caracteristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple et accompagnée des dessins qui représentent la figure 1 est une vue schématique d'un bloc coupe circuit triphasé conforme à l'invention avec écorché sur un des dispositifs de coupure à cartouche la figure 2 est une vue de profil d'un type de mécanisme électromagnétique individuel de commande propre à chaque phase la figure 3 est le schéma électrique correspondant à la figure précédente ; la figure 4 est le schéma synoptique d'un exemple d'unité de télécommande la figure 5 représente la forme d'onde du courant d'alimentation avec illustration des zones sensibles de coupure du courant au voisinage du zéro. On examinera ci-après le cas d'un coupecircuit triphasé, mais il est bien entendu que l'invention porte sur un dispositif coupe-circuit multipolaire car le nombre de phases n'intervient pas dans le principe inventif. En effet, l'invention procède de l'idée générale inventive qui consiste à réaliser la coupure pour chaque phase d'un coupe-circuit ou analogue lorsque le courant de cette phase passe par zéro ou approximativement au niveau de zéro. On décrira ci-après les moyens généraux puis les moyens particuliers dont la mise en oeuvre constitue l'invention. Un organe de coupure d'un circuit électrique d'alimentation appelé ci-après coupe-circuit présente autant de contacts unipolaires que de phases alimentant un circuit de charge CIRC CHA simple ou une branche de circuit. La désignation coupe-circuit couvre également tous les dispositifs contacteurs, commutateurs ou disjoncteurs. Le coupe-circuit peut être inseré dans les circuits où l'on peut rencontrer des pointes de courant très importantes de l'ordre de 20 kA mais l'invention ne se limite pas à ces valeurs. Dans le cas d'application représenté, les contacts fixes et mobiles sont enfermés dans un corps cylindrique appelé ampoule ou cartouche dans le volume intérieur de laquelle règne un certain vide ou un gaz inerte. Celles-ci sont logées dans un boîtier 1 dont un exemple est représenté sur la figure 1. A titre d'exemple non limitatif, l'invention permet avec une ampoule présentant un pouvoir de coupure égal à SkA efficace, d'être insérée dans des circuits pouvant présenter des courants de 20 kA, aussi bien en fonction contacteur qu'en fonction disjoncteur. Les contacts électriques au nombre de trois sont abrités dans des ampoules ou cartouches 2, 3 et 4 dans le cas d'un coupe-circuit triphasé. Ces ampoules sont mécaniquement individualisées dans des compartiments horizontaux 5,6 et 7. Le boîtier 1 présente sur sa face avant un compartiment vertical terminal 8 renfermant un bloc 9 de circuits électroniques 10 de détection, de gestion et de commande de la coupure et de l'ouverture du circuit formant une unité de déclenchement/enclenchement télécommandée à partir d'une commande manuelle ou provenant d'un automate ou d'un ensemble de sécurité (non représenté). L'unité de déclenchement/enclenchement télécommandée comprend autant de voies ou de groupes indépendants de coupure, mais aussi de fermeture qu'il existe de cartouches ou d'ampoules ou de phases. On décrira ci-après de façon non limitative un exemple de contacts adaptés pour des circuits à fort ampérage. Il s'agit d'ampoules ou de cartouches du type de celles représentées sur la figure 2. Elles présentent un corps cylindrique 11 renfermant les contacts électriques 12 amenés en rapprochement ou en éloignement par un dispositif électromagnétique 13 à bobine 14 et masse magnétique mobile 15. Cette masse magnétique mobile 15 est accouplée mécaniquement au contact mobile par une tige 16. Une ou plusieurs connexions électriques souples telles que 17 assurent la liaison entre le contact mobile des contacts 12 et la connexion de départ 18 éventuellement en formant une boucle 19 de répartition de l'arc. La paroi inférieure du corps de l'ampoule ou de la cartouche est traversée par une tige polaire 20 mise à la tension du réseau électrique par sa connexion à une phase. Autour de cette tige est monté, pour chaque phase, un capteur de courant CACO sous la forme d'un bobinage 22 coaxial. L'équipage mobile est rappelé en position d'ouverture par un ressort (non représenté). Le maintien en position fermée des contacts est assuré par l'excitation de la bobine 14. L' unité de declenchement/enclenchement comporte les fonctions générales suivantes. L'action manuelle de coupure MANU ou le signal de commande de la coupure généré par un automate AUTOC ou un dispositif de sécurite DISEC provoque la naissance d'une impulsion de commande calibrée par un circuit ICM avant son entre dans un module de commande MODCO. L'unité de déclenchement/enclenchement est reliée aux capteurs de courant par autant de liaisons qu'il existe de capteurs de courant. Dans le cas présent d'un circuit triphasé on se limite à trois capteurs CACO1, CAC02 et CAC03. Les capteurs fournissent en permanence la forme du courant et sa valeur dans le temps. Un circuit détecteur DETECT mesure le courant et détecte son passage à zéro pour chacun des capteurs et donc chacune des phases. Il est donc divisé en autant de circuits élémentaires qu'il existe de phases. Ces informations sont transmises à une unité de gestion et de contrôle UGC chargée de gérer l'ordre de coupure en fonction de la position de l'impulsion de commande en coupure par rapport au point de fonctionnement sur chaque phase de manière que la coupure s'effectue sur toutes les phases au moment du passage de l'intensité à zéro ou au voisinage de celui-ci pour cette phase. I1 y a lieu de tenir compte de l'inertie ou de la vitesse de réaction des dispositifs électromécaniques de coupure. On y parvient en prévoyant une temporisation appropriée TEMPO1, TEMPO2, TEMP03 pour chaque dispositif de coupure. Cette unité de contrôle et de gestion gère egalement les ordres d'enclenchement. Le graphe intensité "I" en fonction du temps "t" représenté sur la figure 5 montre sous la forme de surfaces hachurées les zones sensibles de coupure et de détection. La hauteur de ces zones sensibles dont la valeur peut représenter entre 5% et 10 de l'intensité efficace ou de crête est l'intervalle élémentaire d'intensité Ol toléré de part et d'autre du zéro dans lequel doit se situer un déclenchement. La coupure est commandée pour réaliser une coupure entre les points S1, S2, ou S3, S4..... représentant des valeurs positive et négative de seuils d'intensité et les deux points limites du segment de sinusoïde traversant la zone sensible autour du zéro pour chaque demi-alternance. On décrira maintenant rapidement une séquence de coupure. L'ordre de coupure donné manuellement ou par un dispositif extérieur arrive après transformation en une impulsion calibrée au circuit de commande. Cet ordre génère une commande qui sera retardée jusqu'au prochain passage ou à un prochain passage dans la zone sensible autour de zéro pour chaque phase et est validée à ce moment là en relation avec les circuits DETECT. Elle est ensuite retardée convenablement dans le temps pour chaque phase par les circuits TEMPO d'une valeur R correspondant à une alternance T ou à une demi alternance T/2 moins l'équivalent temporel e de l'inertie de chaque dispositif de contact. Ce retard R1 = T - e ou R2 = T/2 - 8 permet de déclencher la coupure dans la zone sensible c'est-àdire au voisinage du passage à zéro de l'intensité. REVENDICATIONS 1. Coupe-circuit télécommandé en coupure pour circuit électrique comprenant des contacts actionnés par un mécanisme de déclenchement/enclenchement caractérisé en ce que chaque contact correspondant à chaque phase comprend un circuit de détection et de mesure formé d'un capteur de courant CACO placé en aval des contacts qui commande à travers une unité de déclenchement à partir d'une impulsion de commande l'ouverture du contact correspondant pour qu'elle s'effectue lors d'un prochain passage du courant au voisinage de zéro. 2. Coupe-circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que le voisinage de zéro est déterminé par un seuil d'intensité positive ou négative. 3. Coupe-circuit selon la revendication 2 caractérisé en ce que le seuil d'intensité se situe entre 5 % et 10 % de l'intensité efficace du courant. 4. Coupe-circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'impulsion de commande est calibrée dans un circuit ICM avant son entrée dans un module de commande MODCO. 5. Coupe-circuit selon les revendications 1 ou 4 caractérisé en ce que l'impulsion de commande est manuelle MANU ou provient d'un automate AUTOC ou d'un dispositif de sécurité DISEC. 6. Coupe-circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'exécution de la commande est retardée par des circuits TEMPO en fonction de l'inertie de chaque mécanisme de déclenchement pour que la coupure soit opérante au voisinage d'un des prochains passage à zéro.