Brevet FR2936646A1 — publié le 20100402

DISJONCTEUR ELECTRONIQUE EN TRANCHE ET INSTALLATION LE COMPORTANT Domaine technique La présente invention est du domaine des matériels utilisés dans les installations électriques. Plus particulièrement l'invention est du domaine des matériels utilisés pour assurer les fonctions de protection de l'installation contre les surintensités, les surtensions, les sous tensions, les défauts différentiels et autres défauts électriques et se rapporte à un nouveau type de disjoncteur électronique. Etat de la technique antérieure. On connaît de l'état de la technique des disjoncteurs électroniques. Ces disjoncteurs présentent l'avantage sur les disjoncteurs électromécaniques d'être réarmables à volonté et ce à distance, d'intégrer la fonction de relais en ce sens qu'ils peuvent être ouverts ou fermés à distance. Ces disjoncteurs sont utilisés dans divers domaines et notamment dans le domaine des transports et autres. C'est ainsi que l'on connaît leur utilisation dans le domaine de l'aéronautique pour assurer la protection des circuits électriques des avions. Pour assurer la fonction de protection on fait appel généralement à des éléments de coupure tels que par exemple triacs, thyristors, IGBT (Transistor bipolaire à grille isolée), SSPC (Elément statique de coupure de puissance) etc. Exposé de l'invention Problème technique L'inconvénient majeur de ces composants réside dans leur forte 25 impédance ou chute de tension par rapport à des composants électromécaniques. Cette forte impédance se traduit par des échauffements plus importants. Par exemple les disjoncteurs électroniques de type SSPC montés en étages complémentaires pour le courant alternatif, présentent une chute de 30 tension encore trop élevée par unité de surface de semi-conducteur, d'où un échauffement important quand on utilise ces composants en régime permanent à des valeurs de courant trop élevées. Si on considère le cas général d'une distribution électrique primaire, compteur électrique domestique, barre principale de distribution pour un aéronef, un navire ou autre moyen de transport, le courant maximum distribué par le primaire est généralement bien inférieur à la somme des courants de chacune des protections secondaires. Ceci tient au fait que le calibre d'un disjoncteur est supérieur à la consommation de la charge qui y est connectée (on prend au moins une marge de 20%) et d'autre part au fait que les différentes charges ne consomment pas toutes leur maximum de courant en même temps. Cependant, certaines charges peuvent consommer en permanence un maximum de courant alors que d'autres ont une consommation très en deçà de la valeur du calibre utilisé ou ne sont traversés que par quelques pics de consommation. On observera donc des disjoncteurs en état de surchauffe relativement à d'autres qui resteront froids, il en résultera une répartition très hétérogène des échauffements et par voie de conséquence un surdimensionnement des radiateurs d'autant plus important que l'on cherche à prévoir les cas les plus critiques d'utilisation. En outre des ventilations forcées peuvent s'avérer nécessaires pour assurer une bonne évacuation de la chaleur dégagée. De surcroît, le taux de défaillance par SSPC sur une même carte disjoncteur qui en contient plusieurs alimentant des charges différentes, devient très variable et le taux de défaillance de la carte disjoncteur dans son ensemble s'en trouve pénalisé. Dans le cas plus précis de l'aéronautique sont utilisées des cartes disjoncteur contenant des SSPC Pour limiter les coûts, il est connu de disposer les SSPC sur une même carte, mais en corolaire cette disposition n'offre aucune souplesse de raccordement et lie entre elles des charges à priori indépendantes sur un plan fonctionnel et en gestion de configuration. Cette solution n'a que peut d'effet sur les problèmes d'échauffement d'un SSPC, elle ne contribue pas à homogénéiser correctement la répartition de la chaleur, puisque chacun des SSPC est dédié à l'alimentation d'une seule charge ou ensemble de charges, même si plusieurs SSPC partagent un même radiateur. Pour encore limiter les coûts et donner de la souplesse il est connu de pouvoir programmer les seuils de disjonctions. Malheureusement cette solution oblige à définir un élément fusible compatible avec le plus haut calibre de programmation et de dimensionner encore une fois un radiateur afin que ce dernier soit capable d'évacuer de manière optimale la chaleur susceptible d'être dégagée par le courant d'alimentation maximum autorisé pour une charge elle aussi maximum. Cette solution conduit aussi à dimensionner le câblage en fonction de cet élément fusible et donc à augmenter souvent inutilement la masse de ce dernier. Un autre inconvénient des disjoncteurs connus de l'état de la technique réside dans l'impossibilité de tester leur capacité d'ouverture en cours de fonctionnement pour s'assurer qu'ils ne présentent pas de pannes cachées s'opposant à leur ouverture. Solution technique La présente invention a pour objet de résoudre les inconvénients cités en mettant en oeuvre un nouveau type de disjoncteur permettant une meilleure répartition du dégagement de chaleur. Un autre but de la présente invention est la mise en oeuvre d'un nouveau type de disjoncteur pour lequel la fonction fusible est adaptée au calibre utilisé. Un autre but de la présente invention est la possibilité de tester la capacité d'ouverture du disjoncteur en cours de fonctionnement. A cet effet le nouveau type de disjoncteur caractérisé en ce qu'il est constitué de plusieurs disjoncteurs élémentaires agencés en au moins une tranche adaptée à alimenter plusieurs charges indépendantes, chaque 25 disjoncteur élémentaire présentant une entrée et une sortie. Selon une autre caractéristique de l'invention, le disjoncteur comprend au moins deux tranches et l'un au moins disjoncteur élémentaire de chaque tranche est connecté par sa sortie à la sortie d'un disjoncteur élémentaire et d'un seul de l'autre tranche. 30 Selon une autre caractéristique de l'invention les différents disjoncteurs élémentaires affectés à l'alimentation d'une charge particulière appartiennent de préférence à des tranches différentes. Grâce à ces dispositions, la chaleur dégagée peut se répartir sur plusieurs tranches ce qui est un facteur d'homogénéité des températures de coeur des composants. De plus, en raison de ces dispositions, sont utilisés plusieurs disjoncteurs élémentaires pour alimenter une charge, chacun d'entre eux fournissant une partie du courant d'alimentation de la charge. Le nombre de disjoncteurs associés à cette charge, selon une autre caractéristique de l'invention, est déterminé par le calibre de la charge. Ce nombre sera au moins égal au ratio du calibre prévu pour la charge par le calibre d'un disjoncteur élémentaire. Il sera égal à ce ratio lorsque la programmation des disjoncteurs est effectuée uniquement par voie matérielle et il pourra être supérieur à ce ratio lorsque le calibre des charges sera programmable par voie logicielle. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque disjoncteur élémentaire possède un calibre prédéfini, ce calibre définissant le déclenchement dudit disjoncteur. Cette disposition permet d'utiliser une fonction fusible par disjoncteur élémentaire prédéterminée et parfaitement adaptée au calibre de ce disjoncteur élémentaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque disjoncteur élémentaire est actionnable à distance dans le sens de l'ouverture ou de la fermeture. Cette disposition permet de tester la capacité d'ouverture de chacun des disjoncteurs élémentaires associés à une même charge de façon séquentielle. En raison de cette ouverture séquentielle, (un seul disjoncteur élémentaire ouvert à la fois) très brève et répétée, l'alimentation de la charge ne s'en trouve pas affectée cette dernière étant alimentée par les autres disjoncteurs élémentaires. La durée de cette ouverture sera de préférence inférieure à 100 millisecondes. Pour ce qui concerne un courant alternatif elle sera de préférence inférieure à une période. Cette durée peut également servir de variable d'ajustement des déséquilibres intrinsèques et extrinsèques des disjoncteurs élémentaires et de leurs connectiques affectées à une même charge. L'invention à également pour objet une installation comportant au moins un nouveau type de disjoncteur. Cette installation selon une caractéristique de l'invention possède un moyen de contrôle de l'ouverture de chaque disjoncteur élémentaire de manière séquencée, ledit moyen ouvrant et fermant tour à tour chaque disjoncteur élémentaire d'une même charge. Description sommaire des figures et des dessins. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'une forme préférée de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés en lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un disjoncteur conforme à l'invention constitué d'une seule tranche, - la figure 2 est une vue schématique d'une installation électrique mettant en oeuvre un disjoncteur selon l'invention, comportant plusieurs tranches. Meilleure manière de réaliser l'invention Tel que représenté le nouveau type de disjoncteur est constitué de plusieurs disjoncteurs élémentaires 1 agencés en au moins une tranche 2 adaptée à alimenter une ou plusieurs charges indépendantes 3, chaque disjoncteur élémentaire 1 présentant une entrée 10 d'énergie électrique destinée à être connecté à un conducteur d'un réseau de fourniture d'énergie électrique et une sortie 11 destinée à connectée à une charge 3. Chaque tranche 2 est formée par un seul et même circuit ou dans un seul et même composant ou sur une même tranche de semi-conducteur. Dans la forme de réalisation représentée aux figures jointes, le disjoncteur selon l'invention alimente plusieurs charges 3 et comprend au moins deux tranches 2, les entrées 10 des disjoncteurs élémentaires 1 de chaque tranche 2 étant reliées électriquement les unes aux autres et étant destinées à être connectées à un conducteur d'un réseau de fourniture d'énergie électrique. La sortie 11 de chaque disjoncteur élémentaire 1 de chaque tranche 2 est connectée électriquement à la sortie 11 d'un disjoncteur élémentaire de l'autre tranche. Ainsi chaque charge 3 est alimentée par l'intermédiaire de plusieurs disjoncteurs élémentaires 1, ces différents disjoncteurs appartenant à des tranches différentes 2. Dans l'exemple de réalisation objet de la figure 2, chaque charge est alimentée par trois disjoncteurs élémentaires 1 de trois tranches différentes 2. Alternativement on pourra prévoir qu'au moins deux disjoncteurs élémentaires 1 affectés à l'alimentation d'une même charge 3, appartiennent à une même tranche 2. Chaque disjoncteur élémentaire 1 possède un calibre prédéfini, préférentiellement non programmable. A chaque disjoncteur élémentaire 1 est associé un élément fusible de protection 6 connu en soi, appartenant ou non à la tranche 2, et dont le calibre est prédéterminé et adapté au calibre du disjoncteur élémentaire 1. Le nombre de disjoncteurs élémentaires 1 affectés à une charge 3, c'est à dire à son alimentation, est déterminé par le calibre affecté à cette charge 3, la somme des calibres des disjoncteurs élémentaires 1 étant au moins égale au calibre affecté à la charge 3. Avantageusement, chaque disjoncteur élémentaire 1 est actionnable à distance dans le sens de l'ouverture ou de la fermeture soit par un signal électrique soit par un signal optique délivré par un moyen de gestion et de contrôle 5. A chaque disjoncteur élémentaire 1 est associé un moyen, non représenté, de mesure de l'intensité du courant qui le traverse. La valeur de l'intensité de ce courant est émise par un moyen de transmission approprié, non représenté, de manière analogique ou numérique, à un moyen de gestion centralisé de la disjonction, commun à tous les disjoncteurs élémentaires d'une même charge, ce moyen pouvant être le moyen de gestion et de contrôle 5. Cette disposition permet au moyen de la gestion centralisée de calculer les déclenchements pour une charge donnée. La gestion centralisée permet de plus de corréler les différentes mesures de courant entre les différentes tranches 2 afin de détecter des erreurs de mesure. La gestion centralisée permet également de déclencher de façon synchrone tous les disjoncteurs élémentaires 1 associés à une même charge 3, en particulier, pour les charges polyphasées, le déclenchement doit intervenir de façon synchrone sur toutes les phases. A chaque tranche 2 peut être associé un moyen supplémentaire, non représenté, de mesure de l'intensité du courant qui pénètre dans cette dernière. A chaque disjoncteur élémentaire 1 pourra être associé également un moyen de mesure, non représenté, de la tension à l'une au moins des bornes d'entrée 10 et sortie 11 de chaque disjoncteur élémentaire 1. La valeur de cette tension est émise par un moyen, non représenté, de transmission adapté, de manière analogique ou numérique, au moyen 5 de gestion centralisé de la disjonction, commun à tous les disjoncteurs élémentaires 1 d'une même charge. Cette disposition permet de déterminer d'autres facteurs de déclenchement ou de contrôle basés sur la tension, de permettre la localisation de défauts et d'analyser le réseau environnant et ses défauts. Ces différents moyens de mesure de courant et de tension peuvent être externes au composant ou bien internes. Sur la figure 2 est montrée une installation destinée à l'alimentation électrique d'au moins une charge 3 électrique comportant un disjoncteur en tranches 2 tel que décrit. Cette installation possède un moyen de contrôle de l'ouverture de chaque disjoncteur élémentaire 1 de manière séquencée, ledit moyen ouvrant et fermant tour à tour chaque disjoncteur élémentaire 1 d'une même charge 3. Cette disposition permet de tester la capacité d'ouverture des disjoncteurs pour chacune des charges. Ce moyen de contrôle peut avantageusement être constitué par le moyen de gestion 5 de la disjonction précédemment décrit. Avantageusement, les disjoncteurs élémentaires 1 peuvent constituer les relais décrits dans la demande de brevet déposée ce même jour par le demandeur pour � Nouvelle architecture de réseau électrique pour milieux confinés incorporant des sources électriques. � Il va de soi que la présente invention peut recevoir tous aménagements et 25 variantes du domaine des équivalents techniques sans pour autant sortir du cadre du présent brevet. REVENDICATIONS1/ Nouveau type de disjoncteur caractérisé en ce qu'il est constitué de plusieurs disjoncteurs élémentaires (1) agencés en au moins une tranche (2) adaptée à alimenter plusieurs charges indépendantes (3), chaque disjoncteur élémentaire (1) présentant une entrée et une sortie. 2/ Nouveau type de disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux tranches (2) et que l'un au moins disjoncteur (1) élémentaire de chaque tranche (2) est connecté par sa sortie (11) à la sortie (11) d'un disjoncteur élémentaire (1) et d'un seul de l'autre tranche (2). 3/ Nouveau type de disjoncteur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que chaque disjoncteur élémentaire (1) possède un calibre prédéfini. 4/ Nouveau type de disjoncteur selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que le nombre de disjoncteurs élémentaires 15 (1) affectés à une charge (3) est déterminé par le calibre affecté à cette charge (3). 5/ Nouveau type de disjoncteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les différents disjoncteurs élémentaires (1) affectés à l'alimentation d'une charge (3) particulière 20 appartiennent à des tranches différentes (2). 6/ Nouveau type de disjoncteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'au moins deux disjoncteurs élémentaires (1), affectés à l'alimentation d'une même charge (3) appartiennent à la même tranche (2). 25 7/ Nouveau type de disjoncteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les entrées (10) des disjoncteurs élémentaires (1) de chaque tranche (2) sont connectées les unes aux autres. 8/ Nouveau type de disjoncteur selon l'une quelconque des 30 revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque disjoncteur élémentaire (1) est actionnable à distance dans le sens de l'ouverture ou de la fermeture.9/ Nouveau type de disjoncteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à chaque disjoncteur élémentaire (1) est associé un moyen de mesure de l'intensité du courant qui le traverse et que la valeur de l'intensité de ce courant est émise par un moyen de 5 transmission de manière analogique ou numérique à un moyen (5) de gestion centralisé de la disjonction commun tous les disjoncteurs élémentaires (1) d'une même charge (3). 10/ Nouveau type de disjoncteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à chaque disjoncteur 10 élémentaire (1) est associé un moyen de mesure de la tension à l'une au moins des bornes d'entrée (10) et sortie (11) de chaque disjoncteur élémentaire (1) et que la valeur de cette tension est transmise par un de moyen transmission de manière analogique ou numérique à un moyen (5) de gestion centralisé de la disjonction commun tous les disjoncteurs élémentaires (1) d'une même charge. 15 11/ Nouveau type de disjoncteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à chaque tranche (2) est associé un moyen de mesure de l'intensité du courant qui pénètre dans cette dernière. 12/ Nouveau type de disjoncteur selon l'une quelconque des 20 revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque tranche (2) est formée par un seul et même composant. 13/ Installation électrique destinée à l'alimentation d'au moins une charge électrique, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'au moins un disjoncteur selon l'une quelconque des revendications précédentes. 25 14/ Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle possède un moyen de contrôle de l'ouverture de chaque disjoncteur élémentaire(1) de manière séquencée, ledit moyen ouvrant et fermant tour à tour chaque disjoncteur élémentaire (1) d'une même charge (2). 15/ Installation selon la revendication précédente caractérisé en ce que la 30 durée de l'ouverture de chaque disjoncteur élémentaire (1) est ajustable.