Brevet FR3131073A1 — publié le 20230623

C ontacteur de puissanc e à double contacts Contacteur de puissance (200) comprenant : - une partie fixe (240) comprenant deux éléments fixes (241, 242) ; - une partie mobile (230) 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 deux éléments de commutation (231, 232) et deux éléments de conduction (233, 234), et la distance (d1) entre la partie fixe et les deux éléments de conduction étant supérieure à la distance (d2) entre la partie fixe et les deux éléments de commutation en position d’ouverture du contacteur de manière à ce que les éléments de commutation soient en contact avec la partie fixe avant les éléments de conduction lors du passage de la position d’ouverture à celle de fermeture du contacteur ; et - un moteur (210) configuré pour actionner la partie mobile et la mettre en contact avec la partie fixe. Figure pour l’abrégé : Fig. 2A Contacteur de puissance à double contacts La présente invention se rapporte au domaine général des organes de protection électrique, comme les contacteurs électromagnétiques et les disjoncteurs. Les contacteurs de puissance sont des organes de protection électrique généralement constitués d’une partie fixe (formée de deux éléments fixes) et d’une partie mobile (formée de deux éléments mobiles) pouvant être ou non en contact avec la partie fixe. Pour fermer un contacteur, et donc mettre en appui 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 un certain seuil, 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 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 et un endommagement irréversible du contacteur. Actuellement pour augmenter la tenue des contacteurs aux forts courants, on peut augmenter la force de contact entre les parties fixe et mobile en utilisant un moteur plus puissant. Néanmoins cette solution est inadaptée aux installations aéronautiques, car une augmentation de la puissance du moteur entraîne une augmentation de la masse du moteur. Il est donc souhaitable de disposer d’un nouveau contacteur de puissance permettant de supporter des forts courants, par exemple supérieurs à 5 kA, tout en conservant un moteur de taille réduite. L’invention concerne un contacteur de puissance comprenant : une partie fixe comprenant deux éléments fixes ; une partie mobile apte à venir en contact sur la partie fixe et à se déplacer entre une position d’ouverture et une position de fermeture du contacteur, la partie mobile comprenant deux éléments de commutation et deux éléments de conduction, et la distance entre la partie fixe et les deux éléments de conduction étant supérieure à la distance entre la partie fixe et les deux éléments de commutation en position d’ouverture du contacteur de manière à ce que les éléments de commutation soient en contact avec la partie fixe avant les éléments de conduction lors du passage de la position d’ouverture à celle de fermeture du contacteur ; et un moteur configuré pour actionner la partie mobile et la mettre en contact avec la partie fixe. En ayant une partie mobile comprenant quatre éléments, le nombre de points de contact entre la partie fixe et la partie mobile est augmenté et permet ainsi de diminuer le courant électrique circulant à chaque point de contact. L’échauffement local en chaque point de contact est donc diminué par rapport à un contacteur traditionnel. De plus, comme le nombre de point de passage du courant est doublé par rapport à un contacteur traditionnel, les efforts de répulsion sont également divisés par deux. En utilisant le même moteur et la même puissance que dans l’art antérieur, on peut ainsi faire circuler deux fois plus de courant électrique dans les points de passage sans que le contacteur ne lévite et qu’un échauffement local, voire un endommagement ne se produise aux points de passage. Par ailleurs, comme les éléments de commutation s’ouvrent après les éléments de conduction lors de l’ouverture du contacteur, on sait où les arcs électriques se produisent. Il est ainsi possible de choisir les matériaux et/ou les géométries adéquats à mettre en œuvre sur les éléments de commutation et de conduction. De plus, dans un contacteur de l’invention (contacteur à double contact), lors de la fermeture, les efforts de plaquage dû au contact entre les éléments de commutation et la partie fixe et dû au contact entre les éléments de conduction et la partie fixe se font de façon décalée dans le temps. Cette spécificité correspond mieux à l’augmentation des efforts électromagnétiques fournis par le moteur lors d’une fermeture. Il est ainsi possible d’augmenter les efforts de plaquage des contacts de commutation et de conduction en restant inférieur aux efforts électromagnétiques fournis par le moteur, donc grâce à l’invention, la tenue à la lévitation est augmentée à minima par deux. Selon une caractéristique particulière de l’invention, les éléments de commutation et les éléments de conduction sont montés en parallèle sur un même axe. Cela permet d’avoir un mouvement linéaire de la partie mobile entre l’ouverture et la fermeture du contacteur, et d’obtenir un contacteur peu encombrant. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le matériau des éléments de commutation est différent du matériau des éléments de conduction. Cela permet par exemple d’utiliser un matériau favorisant les déplacements d’un arc électrique ou un matériau s’érodant moins dans le temps pour les éléments de commutation par rapport au matériau constituant les éléments de conduction. Par exemple, les éléments de commutation sont en argent – oxyde d’étain (AgSnO 2 ) et les éléments de conduction en argent pur. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, les éléments de commutation et les éléments de conduction sont réalisés dans un même matériau. Par exemple, ils sont réalisés en argent pur, notamment pour des applications haute tension (supérieure à 40 V). Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le contacteur comprend au moins un ressort placé entre le moteur et les éléments de commutation de manière à appliquer une pression sur les éléments de commutation et au moins un ressort placé entre le moteur et les éléments de conduction de manière à appliquer une pression sur les éléments de conduction. En choisissant les caractéristiques des ressorts, on peut ainsi adapter la valeur de la force de pression nécessaire appliquée par le moteur sur les éléments de conduction et de commutation pour les mettre en contact avec la partie fixe. 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 des éléments de commutation avec la partie fixe, puis la mise en contact des éléments de conduction avec la partie fixe. Grâce au procédé de fermeture de l’invention, en ayant les éléments de commutation qui se ferment avant les éléments de conduction, on sait que les arcs électriques se produiront sur ces éléments. De plus, comme expliqué précédemment, en ayant augmenté le nombre de points de passage du courant électrique entre la partie mobile et la partie fixe, on diminue les efforts de répulsion, ce qui permet d’améliorer la tenue aux forts courants du contacteur. 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 les éléments de conduction et la partie fixe, puis l’ouverture du contact entre les éléments de commutation et la partie fixe. Lors de l’ouverture, comme les éléments de conduction s’ouvrent en premier, seuls les éléments de commutation pourront subir des arcs électriques qui apparaissent lors d’une séparation électrique. 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, une coupe d’un contacteur de puissance en position d’ouverture selon un mode de réalisation de l’invention. La représente, de manière schématique et partielle, une coupe d’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, une coupe d’un contacteur de puissance en position de fermeture 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, 200) comprenant : une partie fixe (140, 240) comprenant deux éléments fixes (141, 142, 241, 242) ; une partie mobile (130, 230) 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 deux éléments de commutation (131, 132, 231, 232) et deux éléments de conduction (133, 134, 233, 234), et la distance (d1) entre la partie fixe et les deux éléments de conduction étant supérieure à la distance (d2) entre la partie fixe et les deux éléments de commutation en position d’ouverture du contacteur de manière à ce que les éléments de commutation soient en contact avec la partie fixe avant les éléments de conduction lors du passage de la position d’ouverture à celle de fermeture du contacteur ; et un moteur (110, 210) configuré pour actionner la partie mobile et la mettre en contact avec la partie fixe. Contacteur de puissance selon la revendication 1, dans lequel les éléments de commutation et les éléments de conduction sont montés en parallèle sur un même axe (150, 250). Contacteur de puissance selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le matériau des éléments de commutation est différent du matériau des éléments de conduction. Contacteur de puissance selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant au moins un ressort (270) placé entre le moteur et les éléments de commutation de manière à appliquer une pression sur les éléments de commutation et au moins un ressort (260) placé entre le moteur et les éléments de conduction de manière à appliquer une pression sur les éléments de conduction. Procédé (300) de fermeture (320) d’un contacteur de puissance en position d’ouverture (310) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant la mise en contact (301) des éléments de commutation avec la partie fixe, puis la mise en contact (302) des éléments de conduction 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 4, comprenant l’ouverture (401) du contact entre les éléments de conduction et la partie fixe, puis l’ouverture (402) du contact entre les éléments de commutation et la partie fixe.