Brevet FR2818820A1 — publié le 20020628

La présente invention concerne les systèmes de distribution d'énergie électrique, ainsi que les contacteurs pour de tels systèmes. On connaît déjà des systèmes de distribution d'énergie électrique comprenant: - au moins deux circuits de distribution, à chacun desquels est associée une source d'alimentation électrique alimentant le circuit de distribution correspondant à travers un contacteur d'alimentation commandable; - au moins un contacteur d'interconnexion commandable, apte à relier entre eux lesdits circuits de distribution du côté desdits contacteurs d'alimentation opposé auxdites sources d'alimentation; et - un dispositif de commande commun de l'ensemble desdits contacteurs. Ainsi, dans un tel système, chaque circuit de distribution est ali- menté par sa propre source à travers le contacteur d'alimentation corres- pondant, mais, en cas de défaillance d'une source, ledit circuit de distribu- tion correspondant peut être alimenté par la source d'au moins un autre circuit de distribution, à travers au moins un contacteur d'interconnexion. Des systèmes de distribution de ce type sont notamment utilisés à bord des aéronefs. Dans ce cas, chaque circuit de distribution comprend généralement une barre conductrice de distribution alimentant en parallèle une pluralité de charges électriques et chaque source est constituée soit par une génératrice, entraînée par un moteur de l'aéronef ou par un mo- teur de servitude, soit par des batteries, ou bien encore par des transfor- mateurs AC/DC ou DC/AC. De tels systèmes connus de distribution d'énergie électrique pré- sentent quelques inconvénients. En effet, afin d'éviter tout couplage intempestif des sources d'alimentation au moment de la commutation d'un contacteur d'interconnexion, ces systèmes connus, qui détectent en permanence l'état fermé ou ouvert de chaque contacteur, sont dans l'obli- gation d'attendre la confirmation de l'ouverture du contacteur d'alimenta- tion associé à la source défaillante avant de commander la fermeture du ou des contacteurs d'interconnexion. Il en résulte donc un fonctionnement séquentiel imposant des limites à la rapidité de commutation desdits contacteurs. De plus, une telle détection en continu de l'état de chaque contacteur entraîne l'existence de liaisons filaires entre lesdits contacteurs et le dispositif de commande, ce qui augmente la masse et le coût desdits systèmes. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvé- nients. Elle concerne un système de distribution du type mentionné ci-des- sus, perfectionné de façon à bénéficier d'une plus grande rapidité de fonc- tionnement et à permettre la suppression des liaisons entre les différents contacteurs et le dispositif de commande commun. A cette fin, selon l'invention, le système de distribution d'énergie électrique du type rappelé ci-dessus est remarquable: - en ce que ledit dispositif de commande commun est un calculateur pro- grammable actionnant lesdits contacteurs d'alimentation et d'intercon- nexion, à l'ouverture et à la fermeture et sans contrôle préalable de l'état ouvert ou fermé desdits contacteurs, suivant une table de vérité indiquant, pour chaque combinaison possible des états de fonctionne- ment corrects ou défaillants desdites sources d'alimentation électrique, l'état ouvert ou fermé que doit prendre chacun desdits contacteurs d'alimentation et d'interconnexion; et - en ce que, à chaque contacteur d'interconnexion, est associé un dispo- sitif d'interdiction apte à interdire la fermeture dudit contacteur d'inter- connexion si les bornes de contact de celui-ci sont simultanément sous tension. Ainsi, en cas de défaillance d'une source d'alimentation, le fonc- tionnement du dispositif de commande n'est plus séquentiel et celui-ci peut procéder immédiatement aux commutations nécessaires pour alimen- ter le circuit relié à la source défaillante sans se préoccuper de l'état des- dits contacteurs. Cependant, la sécurité est totale puisqu'aucune possibilité de couplage de sources d'alimentation n'existe, du fait de l'action desdits dispositifs d'interdiction de fermeture. De préférence, également pour éviter toute possibilité de couplage de sources au moment de la mise en circuit d'une source, par exemple après mise en route ou arrêt d'une source, on prévoit que, à chaque contacteur d'alimentation, est aussi associé un dispositif d'interdiction, apte à interdire la fermeture dudit contacteur d'alimentation, si les bornes de contact de celui-ci sont simultanément sous tension. Dans le cas usuel o ledit dispositif de commande commun est re- lié à chacun des contacteurs d'alimentation et d'interconnexion par une ligne de commande d'ouverture et par une ligne de commande de ferme- ture, ledit dispositif d'interdiction associé à un tel contacteur est interposé dans ladite ligne de commande de fermeture de ce contacteur. Un tel dis- positif d'interdiction peut comprendre: - deux détecteurs de tension, respectivement reliés auxdites bornes du contacteur correspondant; et - un dispositif logique, relié à ladite ligne de commande de fermeture et auxdits détecteurs de tension et interdisant la fermeture du contacteur correspondant si les bornes de contact de ce dernier sont simultané- ment sous tension. Bien que le dispositif d'interdiction puisse former une unité rappor- tée à un contacteur de type connu, il est souvent préférable que ledit dis- positif d'interdiction et ledit contacteur forment une seule unité de cons- truction. La présente invention concerne donc, de plus, un contacteur élec- trique du type comportant: - deux bornes de contact et un organe mobile, pouvant occuper, par rap- port auxdites bornes de contact, soit une position d'ouverture pour la- quelle lesdites bornes de contact sont électriquement isolées l'une de l'autre, soit une position de fermeture pour laquelle ledit organe mobile assure la continuité électrique entre lesdites bornes de contact; et - un dispositif commandé pour l'actionnement dudit organe mobile entre ses deux positions, ledit dispositif d'actionnement comportant une pre- mière entrée de commande pour un ordre électrique d'ouverture et une seconde entrée de commande pour un ordre électrique de fermeture, ce contacteur étant remarquable en ce qu'il incorpore, relié à ladite se- conde entrée de commande pour l'ordre électrique de fermeture, un dispo- sitif d'interdiction apte à interdire audit organe mobile de prendre sa posi- i5 tion de fermeture si les bornes de contact dudit contacteur sont simulta- nément sous tension. Avantageusement, le contacteur électrique de l'invention peut être tel que son dispositif d'interdiction comporte: - deux détecteurs de tension, respectivement reliés auxdits bornes de contact du contacteur; et - un dispositif logique, disposé entre lesdits détecteurs de tension et la- dite seconde entrée de commande du dispositif d'actionnement et apte à interdire la fermeture dudit contacteur si lesdites bornes de contact sont simultanément sous tension. De préférence, ledit dispositif logique peut comporter - une première porte logique de type NON ET, dont les entrées sont res- pectivement reliées auxdits détecteurs de tension; et - une seconde porte logique de type ET, dont une entrée est reliée à la sortie de ladite première porte logique et dont la sortie est reliée à ladite seconde entrée de commande de fermeture dudit dispositif d'actionne- ment, l'autre entrée de ladite seconde porte logique recevant ledit ordre électrique de fermeture. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment lI'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 montre le schéma synoptique d'un système de distribu- tion d'énergie électrique connu, dont la structure est choisie particulière- ment simple de façon volontaire. La figure 2 illustre, également sous la forme d'un schéma synopti- que, le système de distribution d'énergie électrique de la figure 1, perfec- tionné conformément à la présente invention. La figure 3 est le schéma électrique d'un exemple de dispositif lo- gique pour la commande à la fermeture des contacteurs du système de distribution d'énergie électrique de la figure 2. Le système de distribution d'énergie électrique connu, montré par la figure 1, présente, à des fins de clarté, une structure simple à seule- ment deux circuits de distribution. Chacun de ces circuits de distribution comporte une barre conductrice de distribution 1 ou 2, alimentant en pa- rallèle une pluralité de charges (non représentées) au moyen de lignes 3. 1 à 3.n et 4.1 à 4.p, respectivement, les indices n et p désignant des nom- bres entiers. Chaque barre conductrice 1 ou 2 est elle-même alimentée en éner- gie électrique par une source d'alimentation électrique associée 5 ou 6, par l'intermédiaire d'une ligne d'alimentation 7 ou 8, sur laquelle est monté un contacteur d'alimentation 9 ou 10, respectivement. Par ailleurs, un contacteur d'interconnexion 11 est prévu pour re- lier lesdites lignes d'alimentation 7 et 8 entre elles, ledit contacteur d'in- terconnexion 1 1 étant relié, d'un côté, à un point 1 2 de la ligne 7 disposé entre le contacteur d'alimentation 9 et la barre conductrice 1 et, de l'autre côté, à un point 1 3 de la ligne 8 disposé entre le contacteur d'alimentation et la barre conductrice 2. Les contacteurs 9, 10 ou 11 sont du type commandable, c'est-à- dire qu'ils peuvent être actionnés par un organe d'actionnement respectif 14, lesdits organes d'actionnement 14 recevant eux-mêmes des ordres électriques de commande de la part d'un dispositif de commande commun , par des liaisons de commande respectives 16, 17 et 18. Chacune desdites liaisons de commande 16, 17 et 1 8 comporte une ligne de com- mande à la fermeture, 16A, 1 7A et 1 8A respectivement, et une ligne de commande à l'ouverture, 1 6B, 1 7B et 1 8B respectivement. Le dispositif de commande commun 15, par exemple du type à relais électromécaniques ou statiques, est de plus relié aux sources d'ali- mentation 5 et 6 par des lignes 1 9 et 20, respectivement, informant ledit dispositif de commande commun 15 de l'état de fonctionnement desdites sources d'alimentation. De même, par des lignes 21, 22 et 23, ledit dis- positif de commande 15 est informé de l'état, ouvert ou fermé, des contacteurs 9, 10 et 1 1, respectivement. En fonctionnement normal, c'est-à-dire lorsque les sources 5 et 6 délivrent leur alimentation nominale, le système se trouve dans l'état re- présenté sur la figure 1: - les contacteurs d'alimentation 9 et 10 sont à l'état fermé, en réponse à des ordres de fermeture, délivrés par le dispositif de commande com- mun 1 5 et transmis respectivement par les lignes de commande 1 6A et 17A; et - le contacteur d'interconnexion 11 est à l'état ouvert, en réponse à un ordre d'ouverture, délivré par le dispositif de commande commun 15 et transmis par la ligne de commande 18B. Ainsi, la barre 1 et les lignes 3.1 à 3.n qui y sont reliées sont ali- mentées en énergie électrique par la source 5, à travers la ligne 7 et le contacteur d'alimentation 9. De façon semblable, la barre 2 et les lignes 4.1 à 4.p qui y sont reliées sont alimentées en énergie électrique par la source 6, à travers la ligne 8 et le contacteur d'alimentation 10. Si, par exemple, le fonctionnement de la source d'alimentation 5 devient défaillant, ce fait est détecté, grâce à la ligne 19, par le dispositif de commande commun 15 qui, par la ligne 16B, commande l'ouverture du contacteur d'alimentation 9. Dès que l'ouverture de ce dernier est confir- mée au dispositif de commande 15 par l'intermédiaire de la ligne 21, ce dernier commande la fermeture du contacteur d'interconnexion 11 par l'in- termédiaire de la ligne 1 8A. La confirmation de la fermeture du contacteur d'interconnexion 11 est adressée au dispositif de commande commun 15 par la ligne 23. On voit donc que, dans ce système connu représenté sur la figure 1, la fermeture du contacteur d'interconnexion 11 ne peut intervenir qu'après attente de la confirmation, par le dispositif de commande 15, de l'ouverture du contacteur d'alimentation 9 (ou 10). Le système de distribution à énergie électrique, conforme à la pré- sente invention et illustré par la figure 2, comporte les mêmes éléments 1 à 14 et 16 à 20 que ceux décrits ci-dessus en regard de la figure 1, agen- cés de façon identique. Les différences du système de la figure 2 par rapport à celui de la figure 1 sont les suivantes: - les lignes 21, 22 et 23 entre, d'une part, les organes d'actionnement 14 associés respectivement aux contacteurs 9, 10 et 11, et, d'autre part, le dispositif de commande 15, sont supprimées; dans chaque ligne 16A, 17A et 18A de commande à la fermeture des contacteurs 9, 10 et 11, respectivement, est agencé un dispositif 25, apte à interdire la fermeture du contacteur 9, 10 ou 11 correspondant, si les bornes de contact opposées 9a, 9b - 1 Oa, 1 Ob - 1 1 a, 1 1 b dudit contacteur sont simultanément sous tension; et - le dispositif de commande commun 15 est remplacé par un calculateur programmable 26, dans lequel est intégrée une table de vérité indi- quant, pour chaque combinaison possible des états de fonctionnement des sources d'alimentation 5 et 6, l'état que doit prendre chaque contacteur 9, 10 et 11. Dans l'exemple simplifié du système de la fi- gure 2, cette table de vérité est la suivante Etat de fonctionnement des Etat que doit prendre les source 5 source 6 contacteur 9 contacteur 10 contacteur 1 1 S 1 correct correct fermé fermé ouvert S2 correct défaillant fermé ouvert fermé S3 défaillant correct ouvert fermé fermé S4 défaillant défaillant ouvert ouvert ouvert La situation S1 correspond au fonctionnement normal décrit ci- dessus et représenté sur la figure 2, tandis que la situation S4 n'est indi- quée que par cohérence, puisqu'alors l'état des contacteurs 9, 10 et 11 est indifférent. On voit ainsi que, le calculateur programmable 26 fonctionnant à partir de la table de vérité ci-dessus, et non plus séquentiellement, envoie, dans les situations S2 et S3, directement les différents ordres de ferme- ture et d'ouverture conformes à ladite table de vérité, sans être informé de l'état (ouvert ou fermé) des divers contacteurs. Le fonctionnement du sys- tème de la figure 2, conforme à la présente invention, peut donc être par- ticulièrement rapide. Cependant, malgré cette rapidité de fonctionnement, le système de distribution selon l'invention est particulièrement sûr, grâce à la pré- sence des dispositifs d'interdiction 25 dans les lignes de commande à la fermeture 16A, 17A et 18A. Sur la figure 3, on a illustré schématiquement un exemple de réali- sation des dispositifs d'interdiction 25. Cet exemple de réalisation est as- socié à un contacteur 30 (qui peut être l'un des contacteurs 9, 10 ou 11) pourvu de deux bornes opposées 30a (représentative de l'une ou l'autre des bornes 9a, 10a, 11 a) et 30b (représentative de l'une ou l'autre des bornes 9b, 10Ob, 1 b). L'élément mobile 30c du contacteur 30 (semblable aux éléments mobiles, non reférencés, des contacteurs 9, 10 et 11) est commandé par un organe d'actionnement 14, tel que décrit ci-dessus. Le dispositif d'interdiction 25 et l'organe d'actionnement 14 reçoi- vent leurs ordres de commande du dispositif de commande commun 26 par l'intermédiaire d'une liaison de commande 31 (qui peut être l'une des liaisons de commande 16, 17 ou 18) comportant une ligne 31A de com- mande à la fermeture (représentative de l'une ou l'autre des lignes de commande 16A, 17A, 18A) et une ligne 31B de commande à l'ouverture (représentative de l'une ou l'autre des lignes de commande 16B, 17B, 18B). La ligne de commande à l'ouverture 31B est reliée à l'entrée de commande à l'ouverture 14.0 de l'organe d'actionnement 14 et com- mande directement ce dernier. Le dispositif d'interdiction 25 comporte deux détecteurs de tension 32 et 33, respectivement reliés aux bornes 30a et 30b du contacteur 30 par une ligne 25a ou 25b. Les signaux de sortie des détecteurs 32 et 33 sont appliqués aux deux entrées d'une porte NON ET 34, dont la sortie est appliquée à l'une des entrées d'une porte ET 35. L'autre entrée de la porte est reliée à la ligne 31A, tandis que la sortie de cette porte 35 est re- liée à l'entrée de commande à la fermeture 14.F de l'organe d'actionne- ment 14. Ainsi, dans le cas o les deux bornes 30a et 30b sont simultané- ment sous tension, les détecteurs 32 et 33 adressent un signal corres- pondant à la porte 34, qui bloque alors le fonctionnement de la porte 35. Si un ordre de fermeture arrive sur la ligne 31A, il ne peut être transmis à la borne 14.F, de sorte que le dispositif d'actionnement 14 ne peut fermer le contacteur 30. En revanche, il est aisé de voir que dans tous les autres cas, c'est- à-dire en présence de tension sur une seule des bornes 30a, 30b ou bien sur aucune, l'ordre de fermeture est transmis par la porte 35. Le fonctionnement du système de distribution de la figure 2 est donc le suivant: - détection de la défaillance de la source 5 (ou 6) par le dispositif de commande commun 26 par l'intermédiaire de la ligne 19 (ou 20); - envoi simultané, par ce dispositif de commande commun 26, de l'ordre d'ouverture du contacteur 9 (ou 10) à travers la ligne 16B (ou 17B) et de l'ordre de fermeture du contacteur 11 à travers la ligne 18A; - fermeture dudit contacteur 11 seulement après disparition de toute ten- sion sur la borne 1 a (ou 1 b), grâce à l'action du dispositif d'interdic- tion 25 associé au contacteur 11. Bien entendu, si, par exemple après réparation de la source défail- lante 5 (ou 6), le contacteur 9 (ou 10) est commandé à la fermeture, il ne pourra se fermer réellement que lorsque le contacteur 11 sera ouvert, puisque jusqu'à cette ouverture le dispositif d'interdiction 5 associé audit contacteur 9 (ou 10) détecte de la tension sur chacune des bornes 9a, 9b (ou 10Oa, 10Ob). Bien que l'exemple de système de distribution selon l'invention, décrit ci-dessus et illustré par la figure 2, soit particulièrement simple, on 1 1 comprendra aisément que la présente invention n'est pas limitée à cet exemple et concerne également des systèmes de distribution comportant une pluralité de circuits de distribution et une pluralité de contacteurs d'in- terconnexion. REVENDICATIONS 1. Système de distribution d'énergie électrique comprenant - au moins deux circuits de distribution (1, 2), à chacun desquels est as- sociée une source d'alimentation électrique (5 ou 6) alimentant le circuit de distribution correspondant à travers un contacteur d'alimentation commandable (9, 1 0); - au moins un contacteur d'interconnexion commandable (11), apte à relier entre eux lesdits circuits de distribution (1, 2) du côté desdits contacteurs d'alimentation (9, 10) opposé auxdites sources d'alimenta- tion (5, 6); et - un dispositif de commande commun de l'ensemble desdits contacteurs d'alimentation et d'interconnexion (9, 10, 1 1), caractérisé: - en ce que ledit dispositif de commande commun (26) est un calculateur i5 programmable actionnant lesdits contacteurs d'alimentation et d'inter- connexion (9, 10, 11), à l'ouverture et à la fermeture et sans contrôle préalable de l'état ouvert ou fermé desdits contacteurs, suivant une ta- ble de vérité indiquant, pour chaque combinaison possible des états de fonctionnement corrects ou défaillants desdites sources d'alimentation électrique (5, 6), l'état ouvert ou fermé que doit prendre chacun desdits contacteurs d'alimentation et d'interconnexion (9, 10, 1 1); et - en ce que, à chaque contacteur d'interconnexion (11), est associé un dispositif d'interdiction (25) apte à interdire la fermeture dudit contac- teur (1 1) si les bornes de contact (11a, 11b- 30a, 30b) de celui-ci sont simultanément sous tension. 2. Système de distribution d'énergie électrique selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que, à chaque contacteur d'alimentation (9, 10), est également associé un dispositif d'interdiction (25) apte à interdire la fer- meture dudit contacteur si les bornes de contact (9a, 9b- 10a, 10b- a, 30b) de celui-ci sont simultanément sous tension. 3. Système de distribution d'énergie électrique selon l'une des re- vendications 1 ou 2, dans lequel ledit dispositif de commande commun (26) est relié à chacun desdits contacteurs d'alimentation (9, 10) et d'interconnexion (11) par une ligne de commande d'ouverture (16B, 17B, 18B) et par une ligne de commande de fermeture (16A, 17A, 18A), caractérisé en ce que ledit dispositif d'interdiction (25) associé à un tel contacteur est interposé dans ladite ligne de commande de fermeture (16A, 17A, 1 8A) de ce contacteur (9, 10, 11). 4. Système de distribution d'énergie électrique selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce que ledit dispositif d'interdiction (25) comporte - deux détecteurs de tension (32, 33), respectivement reliés auxdites bornes du contacteur correspondant; et - un dispositif logique (34, 35), relié à ladite ligne de commande de fer- meture et interdisant la fermeture du contacteur correspondant si les bornes de contact de ce dernier sont simultanément sous tension. 5. Contacteur électrique (30) comportant: - deux bornes de contact (30a, 30b) et un organe mobile (30c), pouvant occuper, par rapport auxdites bornes de contact, soit une position d'ouverture pour laquelle lesdites bornes de contact sont électriquement isolées l'une de l'autre, soit une position de fermeture pour laquelle ledit organe mobile assure la continuité électrique entre lesdites bornes de contact; et - un dispositif commandé (14) pour l'actionnement dudit organe mobile (30c) entre ses deux positions, ledit dispositif d'actionnement (14) comportant une première entrée de commande (14.0) pour un ordre électrique d'ouverture et une seconde entrée de commande (14.F) pour un ordre électrique de fermeture, caractérisé en ce qu'il incorpore, relié à ladite seconde entrée de com- mande (14.F) pour l'ordre électrique de fermeture, un dispositif d'interdic- tion (25) apte à interdire audit organe mobile de prendre sa position de fermeture si les bornes de contact (30a, 30b) dudit contacteur sont simul- tanément sous tension. 6. Contacteur électrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit dispositif d'interdiction (25) comporte - deux détecteurs de tension (32, 33), respectivement reliés auxdites bornes de contact (30a, 30b); et - un dispositif logique (34, 35), disposé entre lesdits détecteurs de ten- sion (32, 33) et ladite seconde entrée de commande (14.F) du dispositif d'actionnement et apte à interdire la fermeture dudit contacteur si les bornes de contact de ce dernier sont simultanément sous tension. 7. Contacteur électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit dispositif logique comporte: - une première porte logique (34) de type NON ET, dont les entrées sont respectivement reliées auxdits détecteurs de tension (32, 33); et - une seconde porte logique (35) de type ET, dont une entrée est reliée à la sortie de ladite première porte logique (34) et dont la sortie est reliée à ladite seconde entrée de commande de fermeture (14.F) dudit disposi- tif d'actionnement (14), I'autre entrée de ladite seconde porte logique (35) recevant ledit ordre électrique de fermeture.