Brevet FR3131797A1 — publié le 20230714

Contacteur de puissance comprenant un actionneur pyrotechnique 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. Figure pour l’abrégé : Fig. 1A Contacteur de puissance comprenant un actionneur pyrotechnique 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. 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. 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 l’échauffement local créé par l’augmentation du courant, ce qui permet de limiter l’endommagement du contacteur. 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. La représente, de manière schématique et partielle, un contacteur de puissance en position d’ouverture selon un mode de réalisation de l’invention. La 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. La représente, de manière schématique et partielle, un contacteur de puissance en position de fermeture selon un mode de réalisation de l’invention. La représente, de manière schématique et partielle, un contacteur de puissance en position d’ouverture selon un mode de réalisation. La 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. La représente, de manière schématique, un procédé de fermeture d’un contacteur de puissance selon un mode de réalisation de l’invention. La représente, de manière schématique, un procédé d’ouverture d’un contacteur de puissance selon un mode de réalisation de l’invention. 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. Contacteur de puissance selon la revendication 1, comprenant également une diode de suppression de tensions transitoires en parallèle de l’actionneur pyrotechnique. 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. 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. 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.