EP3389072A1 - Procédé de commande d'un appareil de coupure de courant électrique, actionneur électromagnétique comprenant un circuit de mise en oeuvre de ce procédé et appareil électrique de coupure comprenant un tel actionneur - Google Patents

Procédé de commande d'un appareil de coupure de courant électrique, actionneur électromagnétique comprenant un circuit de mise en oeuvre de ce procédé et appareil électrique de coupure comprenant un tel actionneur Download PDF

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EP3389072A1
EP3389072A1 EP18166607.4A EP18166607A EP3389072A1 EP 3389072 A1 EP3389072 A1 EP 3389072A1 EP 18166607 A EP18166607 A EP 18166607A EP 3389072 A1 EP3389072 A1 EP 3389072A1
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EP
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coil
value
control circuit
supply current
signal
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Christophe LAPIERE
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Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries SAS
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    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
    • H01H50/18—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/44—Magnetic coils or windings

Definitions

  • the present invention relates to a method of controlling an electric current breaking apparatus comprising an electromagnetic actuator.
  • the invention also relates to an electromagnetic actuator comprising a control circuit for implementing this method and an electrical switching device comprising such an electromagnetic actuator.
  • the invention is more generally applicable to the technical field of devices for breaking an electric current, such as contactors.
  • cut-off devices comprise a breaking block, in which a mobile part is movable relative to electrical connection terminals, between an open position and a closed position to prevent or, respectively, to allow the circulation of an electric current between the connection terminals.
  • These devices also include a controllable electromagnetic actuator, which is adapted to selectively move the movable portion between its open and closed positions.
  • the actuator comprises for this purpose a coil which is configured to generate a magnetic field when it is traversed by an electric supply current.
  • the moving part is equipped with a magnetic element, such as a permanent magnet, which interacts with the magnetic field so as to create an electromagnetic force that moves the moving part.
  • These devices also include a control circuit which controls the supply of the coil, for example according to an external control signal.
  • switching of the switching device from the open position to the closed position is performed in two phases: a call phase, in which a first current is sent into the coil to move the moving part, then a phase of maintaining, wherein a second current is fed into the coil to hold the moving part in the closed position.
  • the actuator is non-linear and the inductance of the coil has different values between these two phases, due in particular to the mechanical load that represents the mobile part, or inductance variations as a function of the temperature of the coil.
  • the inrush current has a high value, which exceeds the current value required during the hold phase. Sometimes the inrush current is several times higher than the current value required in the hold phase.
  • the actuator is devoid of means for measuring the position of the movable part, this for the sake of simplification.
  • the call phase then has a predefined duration, whatever the operating circumstances of the actuator.
  • a high current of inrush current continues to be supplied to the coil even when the moving part has completed its displacement, this inrush current being oversized compared to the current value that would be strictly necessary to maintain the part mobile, in order to maintain a margin of safety to ensure that the switchgear can switch to its closed position under any circumstances.
  • the invention more particularly intends to remedy by proposing a method of controlling an electric current cut-off device comprising a moving movable cut-off part by means of an electromagnetic actuator provided with a coil, wherein the power consumption of the coil is reduced during a closing phase.
  • the limitation of the supply electric current of the coil during closing reduces the amount of current consumed unnecessarily during the closing phase once the moving part has reached its closed position.
  • the use of an analog comparator makes it possible to implement the comparison between the power supply current of the coil and the reference value independently of the microcontroller and thus without consuming any computing resources of the microcontroller. The operation of the control circuit is thus simplified.
  • the electromagnetic actuator comprises a coil and a control circuit adapted to electrically power the coil, the electric switchgear and the electromagnetic actuator being as previously described.
  • the figure 1 represents a control circuit 2 for a controllable electromagnetic actuator of a device for breaking an electric current, such as a contactor.
  • This cutoff device comprises a breaking block and an actuator block.
  • the breaking block comprises a fixed armature on which are fixed connection terminals, which are intended to be electrically connected to an electrical circuit, for example within a switchboard.
  • the breaking block also comprises a movable part, called a movable breaking part, which is movable relative to the connection terminals, between open and closed positions, to prevent or, respectively, allow the circulation of an electric current between the connection terminals.
  • the actuator block contains the controllable electromagnetic actuator.
  • the electromagnetic actuator is adapted to selectively move the moving part between its open and closed positions in response to a control signal, in particular by means of the control circuit 2.
  • the actuator here includes the control circuit 2.
  • the actuator comprises a coil 4, or solenoid, which is configured to generate a magnetic field when it is traversed by a modulated supply electric current delivered by the control circuit 2.
  • the coil 4 is formed by winding an electrically conductive wire around a support, which support extends here along a longitudinal axis.
  • the moving part is equipped with a magnetic element, such as a permanent magnet, which interacts with the magnetic field so as to move the moving part.
  • a magnetic element such as a permanent magnet
  • the mobile part is here displaceable in translation between its open and closed positions along a displacement axis coaxial with the longitudinal axis of the coil.
  • the mobile part is here by default in the open position, and is moved to the closed position only under the action of the coil 4.
  • An elastic return member is advantageously arranged to return the movable part to its open position when the coil 4 is no longer powered.
  • the control circuit 2 is configured to supply an electric supply current across the coil 4, in response to a control signal and following a pre-established control method.
  • the circuit 2 in response to an order to switch the device to the closed position, is configured to first implement a closing phase, also called calling phase, by providing sufficient energy to the coil 4 to move the moving part from the open position to the closed position, then a holding phase, providing the coil 4 with sufficient energy to keep the moving part in the closed position, in particular by opposing the force exerted by the elastic return member.
  • a closing phase also called calling phase
  • a holding phase providing the coil 4 with sufficient energy to keep the moving part in the closed position, in particular by opposing the force exerted by the elastic return member.
  • the actuator here is devoid of means for measuring the position of the moving part, for the sake of simplification.
  • the circuit 2 is connected to an external power supply 6, which supplies one or more electrical supply voltages to the circuit 2.
  • the power supply 6 delivers a voltage of 100 volts AC and a voltage of 250 volts AC. on two separate inputs of circuit 2.
  • the circuit 2 also comprises here a power stage and a logic stage.
  • the power stage comprises electrical protection equipment and transformation of the received supply voltage or, if necessary, of the supply voltages received.
  • the logic stage and the coil 4 are intended to be powered by the power stage.
  • these equipment can be chosen differently.
  • this power supply current is a modulated current developed by pulse width modulation during a closing phase.
  • This pulse width modulation technique known as PWM for "Pulse Width Modulation" in the English language, is well known and is not described in more detail in the following.
  • this modulated supply current is a chopped signal.
  • the circuit 2 also comprises a flyback type power converter 18 in the English language, whose function is to supply a stabilized power supply to the internal components of the circuit 2.
  • This transformer 18 is powered by the DC voltage delivered by the module 8, here in being connected to the output of the ballast 16.
  • the transformer 18 belongs to the power stage.
  • the logic stage of the circuit 2 also comprises a programmable microcontroller 20 which is particularly adapted to control the operation of the switch 24 to selectively control the supply of the coil 4.
  • the microcontroller 20 is powered by the converter 18 via a linear regulator 22, type called "low drowpout regulator" in English, which delivers a DC voltage of 3.3 volts.
  • the circuit 2 also contains a control module 26, also called “driver”, to actuate the movement of the switch 24 according to a control signal CMH sent by the microcontroller 20.
  • the module 26 is adapted to be electrically powered by the converter 18, here by a voltage of 15 volts and a voltage of 8 volts.
  • the microcontroller 20 is connected to the module 26 via an opto-coupler 28, so as to ensure a galvanic isolation between the power stage and the logic stage.
  • the dotted lines represent data links adapted to transmit data signals from and / or to the microcontroller 20.
  • the microcontroller 20 is also connected to an input voltage measurement probe, not shown, for example adapted to measure the electrical voltage within the circuit 2, for example between a midpoint located between the input resistors 10 and 12 on the one hand and GND electric ground on the other.
  • the microcontroller 20 is also adapted to measure a magnitude representative of the value of the supply electric current flowing in the coil 4.
  • the circuit 2 comprises a current measurement probe to which the microcontroller 20 is connected to one of his entries.
  • This measurement probe here comprises a measurement resistor 30 connected in series with the coil 4, which makes it possible to measure an electrical voltage representative of the supply current of the coil 4.
  • This electrical voltage is here denoted "Isense” and forms a signal representative of the intensity of the supply current flowing through the coil 4.
  • the circuit 2 also comprises a switch 32 controllable by the microcontroller 20.
  • This switch 32 is connected in series with a diode 36 and connects another output of the converter 18 to the coil 4.
  • a “protection” diode connected in parallel with the coil 4 is denoted by "34".
  • a “normally closed switch” connected here in series with the coil 4 and the measurement resistor 30 is denoted “40", this switch 40 being controllable by the microcontroller 20.
  • the circuit 2 also comprises a Zener diode 38 connected in parallel with this switch 40.
  • the switch 32 makes it possible to drive the coil 4 during the holding phase.
  • the switch 40 is intended to be activated during a subsequent opening phase. Associated with the diode 38, this switch 40 demagnetizes the coil 4.
  • the figure 2 schematically represents the operation of the microcontroller 20.
  • the microcontroller 20 comprises an analog-digital converter 50, a comparator 52, and a clock, not shown, adapted to generate a clock signal HCLK.
  • the circuit 2 also comprises a computer memory and a controller 54 for accessing this memory.
  • the memory is adapted to store at least one digital value, here coded on twelve bits.
  • the digital value stored in the memory is a power current limit value acquired by the microcontroller 20 and denoted Vref_value.
  • This memory is here connected to the microcontroller 20 by means of a data bus, not shown.
  • the controller 54 is connected to the data bus and is adapted to access the contents of the memory, in particular to read it, by sending a request of the direct access memory type, called "Direct Memory Access" in English language.
  • the controller 54 can access the contents of the memory independently of the microcontroller 20. The reading of the value stored in the memory does not require consuming computing resources of the microcontroller 20.
  • the converter 50 is adapted to transform a digital signal received on an input, not shown, into an analog signal, delivered on a DAC_OUT output. More specifically, the converter 50 has the function of converting the value Vref_value, represented by a digital signal, into a value Vref_in-, represented by an analog signal, such as a voltage.
  • the converter 50 is here powered electrically by a reference voltage VDDA received on a power input Vref_DAC.
  • the transmission of the access request to the memory is for example carried out when a synchronization signal T4_OVF is received on a Trigger_in synchronization input.
  • the microcontroller 20 also comprises a synchronization module 56 and a PWM control module 58.
  • the module 56 is adapted to supply the converter 50 with the signal T4_OVF synchronized with respect to the clock signal HCLK.
  • the moving part is in the open position.
  • the switchgear is thus in an electrically open state to prevent the flow of electric current between the connection terminals.
  • the switchgear receives an order to switch to the closed state.
  • This order is transmitted by means of a predefined signal, for example by supplying the circuit 2 from the power supply 6.
  • the circuit 2 controls the displacement of the movable part from its open position to the closed position, by supplying an electric supply current to the coil 4 for a predetermined duration, corresponding to the closing phase.
  • the microcontroller 20 controls the opening and the subsequent closing of the switch 24, here via the module 26, by supplying the control signal CMH generated by the module 58.
  • the coil 4 a supply current according to the pulse width modulation technique.
  • the coil 4 receives the modulated supply current which allows the generation of the magnetic field and therefore of a force magnetic which moves the moving part.
  • the closing phase here is divided into two distinct sub-phases: a first sub-phase P1 and a second sub-phase P2, whose respective duration depends on the displacement of the moving part in response to the supply current of the coil 4.
  • the moving part moves to the closed position from the open position.
  • the sub-phase P1 ends when the moving part reaches the closed position.
  • the coil 4 continues to be powered according to the same pulse width modulation technique.
  • the moving part then being stationary in the closed position, the supply current is greater than the minimum current strictly necessary to keep the moving part in the closed position.
  • the difference between the current thus supplied and the minimum current required corresponds to a "margin of safety".
  • the time required to move the moving part may vary depending on the circumstances is not known in advance.
  • the operation of the electromagnetic actuator is non-linear, in particular because of the variations in the inductance of the coil 4 as a function of the temperature.
  • the circuit 2 previously described makes it possible to implement, during this step, a method for regulating, or limiting, the value of the supply current of the coil 4, in order to optimize the safety margin and reduce the over-consumption of current from the coil 4 during the second sub-phase P2, without degrading the operating safety of the electrical switchgear.
  • the microcontroller 20 acquires a limit value of the supply current, for example by reading this limit value, here from an external data recording medium and by means of an interface exchange of data. This acquired value is then stored in the memory as a digital signal Vref_value.
  • the limit value is predetermined, preferably being calculated in advance according to the characteristics of the coil 4 and the actuator and the contactor size.
  • the digital-to-analog converter 50 generates the reference value Vref_in- in the form of an analog signal from the acquired limit value Vref_value.
  • This reference value Vref_in- is representative of the limit value of the supply current.
  • the converter 50 automatically reads the acquired limit value Vref_value stored in the memory, by issuing a request for direct access to the memory by means of the memory controller 54.
  • the controller 54 accesses thus to the memory via the data bus without soliciting the microcontroller 20. This request is for example issued each time the synchronization signal T4_OVF takes a particular value.
  • the digital value Vref_value is thus transmitted by the controller 54 to an input of the converter 50, which automatically transforms this value Vref_value into an analog signal forming the reference value Vref_in-.
  • the microcontroller 20 acquires the value Isense of the intensity of the supply current, here by measuring the voltage across the measuring resistor 30.
  • the comparator 52 compares the values Vref_in- and Isense. As this comparison is carried out directly by the analog comparator 52, it does not consume calculation resources specific to the microcontroller 20.
  • the circuit 2 controls the inhibition of the power supply of the coil 4.
  • the output signal OECLEAR of the comparator 52 goes from the low value to the high value.
  • the module 58 modifies the control signal CMH to modify the modulation ratio of the pulses, for example by keeping the control signal CMH at a predetermined value, for example a constant value of zero.
  • the switching of the switch 24 is then modified accordingly, and the value of the intensity of the supply current decreases.
  • the intensity of the supply current of the coil 4 is then limited and remains below the limit value.
  • the output signal OECLEAR remains at the low value and the module 58 generates the control signal CMH in a predefined manner according to the clock signal HCLK.
  • the intensity Isense becomes lower than the reference value Vref_in-, then the power supply of the coil 4 is restored.
  • the signal OECLEAR returns to the low value and the module 58 emits again the signal CMH according to the predefined form.
  • this process is performed repeatedly for the duration of the closing phase.
  • the steps 102, 104 and 106 are here repeated in a loop throughout the duration of the closing phase.
  • the comparison step 106 is here carried out continuously, in particular thanks to the analog processing chain formed by the converter 50 and the comparator 52.
  • the response time depends in particular on the propagation time and the processing of the data by this method. analog processing chain.
  • step 108 the process returns to step 106.
  • the closing phase ends at the end of a predefined delay, counted by the microcontroller 20.
  • the role of the actuator is to keep the moving part in the closed position as long as it does not receive a contrary order.
  • the control circuit injects an electric supply current of the coil 4 which is different from the supply electric current injected during the closing phase.
  • the electrical power consumed by the coil 4 is thus less than the power consumed by the coil during the closing phase.
  • the switching device can then be controlled to return to an electrically open state, to interrupt the flow of electrical current between the connection terminals.
  • the control circuit 2 stops supplying power to the coil 4.
  • the magnetic field is interrupted, as is the magnetic force.
  • the movable cutting part therefore returns to the open position, for example under the action of the elastic return member.
  • the figure 4 represents examples of evolution of values I of supply currents of the coil 4, in ordinate, as a function of the time t, on the abscissa, during a closing phase during which the mobile part switches to the closed position.
  • curve 62 represents the evolution of the feed stream in a known case where the method of limiting the figure 3 is not implemented
  • curve 64 represents an example of the evolution of the supply current in the case where the method of limiting the figure 3 is implemented.
  • the curve 60 represents the position of the moving part of the breaking apparatus and varies between a low value corresponding to the open position and a high value corresponding to the closed position.
  • the curves 62 and 64 are superimposed, indicating that the respective supply currents of the coil 4 are essentially identical, whether the process is applied or not.
  • the limitation is not implemented here and therefore is not detrimental to the displacement of the moving part.
  • the curve 64 differs from the curve 62, in particular in that the curve 64 is truncated above a threshold value with respect to the curve 62.
  • This reflects the fact that the The supply current of the coil 4 is automatically limited by the circuit 2. This reduces the power supplied to the coil 4 by the circuit 2.
  • the circuit 2 as described optimizes the limitation of the power supply. current of the coil 4 during the closing phase.

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Abstract

Ce procédé de commande d'un appareil de coupure comporte la mise en oeuvre d'une limitation de la valeur d'intensité du courant d'alimentation d'une bobine d'un l'actionneur, comportant des étapes : a) d'acquisition (100) d'une valeur limite de courant d'alimentation ; b) de génération (102) d'une valeur de référence représentative de la valeur limite de courant d'alimentation ; c) d'acquisition (104) d'un signal représentatif de l'intensité du courant d'alimentation circulant au travers de la bobine ; d) de comparaison (106) du signal de référence avec le signal représentatif de l'intensité du courant d'alimentation ; e) d'inhibition (108) de l'alimentation en courant de la bobine, tant que l'intensité du courant d'alimentation a une valeur supérieure ou égal à la valeur de référence, l'alimentation en courant de la bobine étant rétablie lorsque l'intensité du courant d'alimentation redevient inférieure à la valeur de référence.

Description

  • La présente invention concerne un procédé de commande d'un appareil de coupure d'un courant électrique comprenant un actionneur électromagnétique. L'invention concerne également un actionneur électromagnétique comprenant un circuit de commande pour la mise en oeuvre de ce procédé et un appareil électrique de coupure comprenant un tel actionneur électromagnétique.
  • L'invention est plus généralement applicable au domaine technique des appareils de coupure d'un courant électrique, tels que des contacteurs.
  • De façon connue, de tels appareils de coupure comportent un bloc de coupure, dans lequel une partie mobile est déplaçable par rapport à des terminaux de connexion électrique, entre une position ouverte et une position fermée pour empêcher ou, respectivement, autoriser la circulation d'un courant électrique entre les terminaux de connexion. Ces appareils comprennent également un actionneur électromagnétique commandable, qui est adapté pour déplacer sélectivement la partie mobile entre ses positions ouverte et fermée. L'actionneur comporte à cet effet une bobine qui est configurée pour générer un champ magnétique lorsqu'elle est parcourue par un courant électrique d'alimentation. De façon correspondante, la partie mobile est équipée d'un élément magnétique, tel qu'un aimant permanent, qui interagit avec le champ magnétique de manière à créer une force électromagnétique qui déplace la partie mobile.
  • Ces appareils comportent également un circuit de commande qui pilote l'alimentation de la bobine, par exemple en fonction d'un signal de commande extérieur. Typiquement, la commutation de l'appareil de coupure depuis la position ouverte vers la position fermée est réalisée en deux phases : une phase d'appel, dans laquelle un premier courant est envoyé dans la bobine pour déplacer la partie mobile, puis une phase de maintien, dans laquelle un deuxième courant est envoyé dans la bobine pour maintenir la partie mobile dans la position fermée. En effet, l'actionneur est non-linéaire et l'inductance de la bobine présente des valeurs différentes entre ces deux phases, du fait notamment de la charge mécanique que représente la partie mobile, ou de variations d'inductance en fonction de la température de la bobine.
  • Le courant d'appel présente une valeur élevée, qui supérieure à la valeur de courant requise lors de la phase de maintien. Parfois, le courant d'appel est plusieurs fois supérieur à la valeur de courant requise dans la phase de maintien.
  • Or, dans de nombreux appareils électriques connus, l'actionneur est dépourvu de moyens de mesure de la position de la partie mobile, ceci dans un but de simplification. La phase d'appel présente alors une durée prédéfinie, quelque soient les circonstances de fonctionnement de l'actionneur. Ainsi, un courant d'appel d'intensité élevée continue à être fourni à la bobine même lorsque la partie mobile a terminé son déplacement, ce courant d'appel étant surdimensionné par rapport à la valeur de courant qui serait strictement nécessaire pour maintenir la partie mobile, ceci afin de conserver une marge de sécurité pour s'assurer que l'appareil de coupure puisse commuter vers sa position fermée en toutes circonstances.
  • Cette situation connue présente de nombreux inconvénients. En effet, il en résulte que la consommation d'énergie est plus élevée que nécessaire, ce qui présente un coût pour l'utilisateur, ainsi qu'une dissipation thermique excessive. Il est alors nécessaire de prévoir des dissipateurs thermiques et/ou des systèmes de refroidissement, ce qui renchérit l'encombrement et le coût de l'appareil. La fabrication de l'appareil de coupure en est ainsi rendue plus compliquée.
  • C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un procédé de commande d'un appareil de coupure d'un courant électrique comprenant une partie mobile de coupure déplaçable au moyen d'un actionneur électromagnétique pourvu d'une bobine, dans lequel la consommation de courant d'alimentation de la bobine est réduite pendant une phase de fermeture.
  • A cet effet, l'invention concerne un procédé de commande d'un appareil de coupure d'un courant électrique, cet appareil de coupure comprenant un actionneur électromagnétique pourvu d'une bobine pour déplacer une partie mobile de coupure de l'appareil, ce procédé comportant :
    • la réception d'un ordre de commutation de l'appareil électrique depuis un état ouvert vers un état fermé ;
    • en réponse, la fourniture d'un courant électrique d'alimentation à une bobine de l'actionneur, au moyen d'un circuit de commande, pour déplacer la partie mobile de coupure depuis une position ouverte vers une position fermée.
  • Conformément à l'invention, la fourniture du courant d'alimentation comporte la mise en oeuvre d'une limitation de la valeur d'intensité du courant électrique d'alimentation, cette limitation comportant des étapes :
    1. a) d'acquisition d'une valeur limite de courant d'alimentation par un microcontrôleur du circuit de commande, cette valeur étant enregistrée sous forme numérique dans une mémoire du circuit de commande ;
    2. b) de génération d'une valeur de référence sous la forme d'un signal analogique, représentative de la valeur limite de courant d'alimentation, à partir de la valeur limite acquise et au moyen d'un convertisseur numérique-analogique du circuit de commande ;
    3. c) d'acquisition, par le circuit de commande, d'un signal représentatif de l'intensité du courant d'alimentation circulant au travers de la bobine ;
    4. d) de comparaison, au moyen d'un comparateur analogique du circuit de commande, du signal analogique de référence avec le signal représentatif de l'intensité du courant d'alimentation ;
    5. e) d'inhibition, par le circuit de commande, de l'alimentation en courant de la bobine, en réponse à la comparaison, tant que l'intensité du courant d'alimentation a une valeur supérieure ou égal à la valeur de référence, l'alimentation en courant de la bobine étant rétablie lorsque l'intensité du courant d'alimentation redevient inférieure à la valeur de référence.
  • Grâce à l'invention, la limitation du courant électrique d'alimentation de la bobine pendant la fermeture permet de réduire la quantité de courant consommée inutilement pendant la phase de fermeture une fois que la partie mobile a atteint sa position fermée. En outre, l'utilisation d'un comparateur analogique permet de mettre en oeuvre la comparaison entre le courant d'alimentation de la bobine et la valeur de référence indépendamment du microcontrôleur et donc sans consommer de ressources de calcul du microcontrôleur. Le fonctionnement du circuit de commande est ainsi simplifié.
  • Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel procédé de commande peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toute combinaison techniquement admissible :
    • La génération du signal de référence comporte :
      • la lecture de la valeur limite enregistrée dans la mémoire, cette lecture comportant l'émission d'une requête d'accès direct à la mémoire émise par le convertisseur au moyen d'un contrôleur de mémoire du circuit de commande, puis,
      • la transformation, par le convertisseur, de la valeur limite acquise en un signal analogique formant la valeur de référence.
    • L'acquisition du signal représentatif de l'intensité du courant d'alimentation est réalisée au moyen d'une sonde de mesure appartenant au circuit de commande.
    • La sonde de mesure du courant comporte une résistance de mesure connectée en série avec la bobine et l'acquisition comporte la mesure de la tension électrique aux bornes de la résistance de mesure.
    • La fourniture du courant d'alimentation comporte la génération d'un courant électrique d'alimentation par modulation de largeur d'impulsion au moyen d'un interrupteur commandable du circuit de commande, ce courant électrique d'alimentation modulé étant fourni à la bobine, cet interrupteur commandable étant piloté en fonction d'un signal de commande généré par un module de commande du circuit de commande, et l'inhibition de l'alimentation en courant comportant le maintien du signal de commande à une valeur prédéfinie pour interrompre la génération du courant d'alimentation modulé.
  • Selon un autre aspect, l'invention concerne un actionneur électromagnétique pour un appareil électrique de coupure d'un courant électrique, comprenant une bobine et un circuit de commande adapté pour alimenter électriquement la bobine, l'actionneur étant adapté pour déplacer sélectivement une partie mobile de coupure de l'appareil électrique de coupure sous l'action de la bobine, le circuit de commande étant adapté pour :
    • recevoir un ordre de commutation de l'appareil électrique depuis un état ouvert vers un état fermé ;
    • en réponse, fournir d'un courant électrique d'alimentation à la bobine pour déplacer la partie mobile de coupure depuis une position ouverte vers une position fermée.
  • Le circuit de commande est configuré pour que la fourniture du courant d'alimentation comporte la mise en oeuvre d'une limitation de la valeur d'intensité du courant électrique d'alimentation, cette limitation comportant des étapes :
    1. a) d'acquisition d'une valeur limite de courant d'alimentation par un microcontrôleur du circuit de commande, cette valeur étant enregistrée sous forme numérique dans une mémoire du circuit de commande ;
    2. b) de génération d'une valeur de référence sous la forme d'un signal analogique, représentative de la valeur limite de courant d'alimentation, à partir de la valeur limite acquise et au moyen d'un convertisseur numérique-analogique du circuit de commande ;
    3. c) d'acquisition, par le circuit de commande, d'un signal représentatif de l'intensité du courant d'alimentation circulant au travers de la bobine ;
    4. d) de comparaison, au moyen d'un comparateur analogique du circuit de commande, du signal analogique de référence avec le signal représentatif de l'intensité du courant d'alimentation ;
    5. e) d'inhibition, par le circuit de commande, de l'alimentation en courant de la bobine, en réponse à la comparaison, tant que l'intensité du courant d'alimentation a une valeur supérieure ou égal à la valeur de référence, l'alimentation en courant de la bobine étant rétablie lorsque l'intensité du courant d'alimentation redevient inférieure à la valeur de référence.
  • Selon un autre aspect, l'invention concerne un appareil électrique de coupure d'un courant électrique, comprenant un bloc de coupure et un actionneur électromagnétique, le bloc de coupure comportant :
    • une armature fixe sur laquelle sont fixés des terminaux de connexion et
    • une partie mobile de coupure, déplaçable par rapport aux terminaux de connexion, entre des positions ouverte et fermée, pour empêcher ou, respectivement, autoriser la circulation d'un courant électrique entre les terminaux de connexion.
  • L'actionneur électromagnétique comprend une bobine et un circuit de commande adapté pour alimenter électriquement la bobine, l'appareil électrique de coupure et l'actionneur électromagnétique étant tels que décrits précédemment.
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, d'un mode de réalisation d'un procédé de commande donné uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une représentation schématique d'un circuit de commande pour un actionneur électromagnétique d'un appareil de coupure d'un courant électrique conforme à l'invention ;
    • la figure 2 est une représentation synoptique simplifiée du fonctionnement d'un aspect du circuit de commande de la figure 1 ;
    • la figure 3 est un ordinogramme d'un procédé de fonctionnement du circuit de commande de la figure 1 conforme à l'invention ;
    • la figure 4 est un oscillogramme qui représente schématiquement un exemple de comparaison entre les valeurs de courant électrique d'alimentation fournis à une bobine d'un actionneur électromagnétique.
  • La figure 1 représente un circuit de commande 2 pour un actionneur électromagnétique commandable d'un appareil de coupure d'un courant électrique, tel qu'un contacteur.
  • Cet appareil de coupure, non illustré, comporte un bloc de coupure et un bloc actionneur.
  • Le bloc de coupure comporte une armature fixe sur laquelle sont fixés des terminaux de connexion, qui sont destinés à être raccordés électriquement à un circuit électrique, par exemple au sein d'un tableau électrique. Le bloc de coupure comporte également une partie mobile, dite partie mobile de coupure, qui est déplaçable par rapport aux terminaux de connexion, entre des positions ouverte et fermée, pour empêcher ou, respectivement, autoriser la circulation d'un courant électrique entre les terminaux de connexion.
  • Le bloc actionneur contient l'actionneur électromagnétique commandable. L'actionneur électromagnétique est adapté pour déplacer sélectivement la partie mobile entre ses positions ouverte et fermée en réponse à un signal de commande, notamment grâce au circuit de commande 2. L'actionneur inclut ici le circuit de commande 2.
  • L'actionneur comporte une bobine 4, ou solénoïde, qui est configurée pour générer un champ magnétique lorsqu'elle est parcourue par un courant électrique d'alimentation modulé délivré par le circuit de commande 2. Par exemple, la bobine 4 est formée par enroulement d'un fil électriquement conducteur autour d'un support, ce support s'étendant ici le long d'un axe longitudinal.
  • De façon correspondante, la partie mobile est équipée d'un élément magnétique, tel qu'un aimant permanent, qui interagit avec le champ magnétique de manière à déplacer la partie mobile.
  • A titre d'exemple, la partie mobile est ici déplaçable en translation entre ses positions ouverte et fermée le long d'un axe de déplacement coaxial avec l'axe longitudinal de la bobine. La partie mobile est ici par défaut dans la position ouverte, et n'est déplacée vers la position fermée que sous l'action de la bobine 4. Un organe de rappel élastique est avantageusement agencé pour ramener la partie mobile vers sa position ouverte lorsque la bobine 4 n'est plus alimentée.
  • Le circuit de commande 2 est configuré pour fournir un courant électrique d'alimentation aux bornes de la bobine 4, en réponse à un signal de commande et en suivant un procédé de commande préétabli.
  • Plus précisément, en réponse à un ordre de commuter l'appareil vers la position fermée, le circuit 2 est configuré pour mettre en oeuvre d'abord une phase de fermeture, aussi nommée phase d'appel, en fournissant une énergie suffisante à la bobine 4 pour déplacer la partie mobile depuis la position ouverte vers la position fermée, puis une phase de maintien, en fournissant à la bobine 4 une énergie suffisante pour maintenir la partie mobile dans la position fermée, notamment en s'opposant à la force exercée par l'organe de rappel élastique.
  • L'actionneur est ici dépourvu de moyens de mesure de la position de la partie mobile, ceci dans un but de simplification.
  • Dans cet exemple, le circuit 2 est raccordé à une alimentation électrique extérieure 6, qui fournit une ou plusieurs tensions électriques d'alimentation au circuit 2. Ici, l'alimentation 6 délivre une tension de 100 Volts AC et une tension de 250 Volts AC sur deux entrées distinctes du circuit 2.
  • Le circuit 2 comporte également ici un étage de puissance et un étage logique.
  • L'étage de puissance comprend des équipements de protection électrique et de transformation de la tension d'alimentation reçue ou, le cas échéant, des tensions d'alimentation reçues. L'étage logique et la bobine 4 sont destinés à être alimentés par l'étage de puissance.
  • Dans cet exemple, l'étage de puissance du circuit 2 comprend :
    • un module 8 de protection et de redressement des tensions d'alimentation reçues, alimenté par la source 6 et qui délivre une tension électrique continue en sortie,
    • des résistances d'entrée 10 et 12, connectés en série entre la sortie du module 8 et une masse électrique commune GND du circuit 2,
    • un filtre 14 de protection contre des interférences électromagnétiques, connecté à la sortie du module 8, et
    • un ballast 16, aussi nommé module limiteur de courant, connecté en série avec le filtre 14.
  • En variante, ces équipements peuvent être choisis différemment.
  • Dans cet exemple, la bobine 4 est connectée à la sortie du module 8 par l'intermédiaire d'un interrupteur 24 commandable, pour recevoir un courant d'alimentation électrique. Dans cet exemple, comme expliqué dans ce qui suit, ce courant d'alimentation électrique est un courant modulé élaboré par modulation de largeur d'impulsion pendant une phase de fermeture. Cette technique de modulation de largeur d'impulsion, dite PWM pour « Pulse Width Modulation » en langue anglaise, est bien connue et n'est pas décrite plus en détail dans ce qui suit. Par exemple, ce courant d'alimentation modulé est un signal haché.
  • Le circuit 2 comporte également un convertisseur de puissance 18 de type « flyback » en langue anglaise, qui a pour fonction de fournir une alimentation stabilisée aux composants internes du circuit 2. Ce transformateur 18 est alimenté par la tension continue délivrée par le module 8, ici en étant connecté en sortie du ballast 16. Dans cet exemple, le transformateur 18 appartient à l'étage de puissance.
  • L'étage logique du circuit 2 comporte également un microcontrôleur 20 programmable qui est notamment adapté pour piloter le fonctionnement de l'interrupteur 24 pour commander sélectivement l'alimentation de la bobine 4.
  • Dans cet exemple, le microcontrôleur 20 est alimenté par le convertisseur 18 par l'intermédiaire d'un régulateur linéaire 22, de type dit « low drowpout regulator » en langue anglaise, qui délivre une tension continue de 3,3 Volts.
  • Le circuit 2 contient également un module de pilotage 26, aussi nommé « driver », pour actionner le déplacement de l'interrupteur 24 en fonction d'un signal de commande CMH envoyé par le microcontrôleur 20. Le module 26 est adapté pour être alimenté électriquement par le convertisseur 18, ici par une tension de 15 Volts et par une tension de 8 Volts. Dans cet exemple, le microcontrôleur 20 est connecté au module 26 par l'intermédiaire d'un opto-coupleur 28, de manière à assurer une isolation galvanique entre l'étage de puissance et l'étage logique.
  • Sur la figure 2, les traits pointillés représentent des liaisons de données, adaptées pour transmettre des signaux de données depuis et/ou à destination du microcontrôleur 20.
  • Le microcontrôleur 20 est également connecté à une sonde de mesure de la tension d'entrée, non illustrée, par exemple adaptée pour mesurer la tension électrique au sein du circuit 2, par exemple entre un point milieu situé entre les résistances d'entrée 10 et 12 d'une part et la masse électrique GND d'autre part.
  • Le microcontrôleur 20 est également adapté pour mesurer une grandeur représentative de la valeur du courant électrique d'alimentation qui circule dans la bobine 4. Par exemple, le circuit 2 comporte une sonde de mesure du courant à laquelle le microcontrôleur 20 est connecté sur une de ses entrées. Cette sonde de mesure comporte ici une résistance de mesure 30 connectée en série avec la bobine 4, ce qui permet de mesurer une tension électrique représentative du courant d'alimentation de la bobine 4. Cette tension électrique est ici notée « Isense » et forme un signal représentatif de l'intensité du courant d'alimentation circulant au travers de la bobine 4.
  • Dans cet exemple, le circuit 2 comporte également un interrupteur 32 commandable par le microcontrôleur 20. Cet interrupteur 32 est connecté en série avec une diode 36 et raccorde une autre sortie du convertisseur 18 à la bobine 4.
  • On note « 34 » une diode de protection connectée en parallèle avec la bobine 4. On note « 40 » un interrupteur normalement fermé connecté ici en série avec la bobine 4 et la résistance de mesure 30, cet interrupteur 40 étant commandable par le microcontrôleur 20. Le circuit 2 comprend également une diode Zener 38 connectée en parallèle avec cet interrupteur 40. L'interrupteur 32 permet de piloter la bobine 4 pendant la phase de maintien. L'interrupteur 40 est destiné à être activé pendant une phase d'ouverture ultérieure. Associé à la diode 38, cet interrupteur 40 permet de démagnétiser la bobine 4.
  • La figure 2 représente schématiquement le fonctionnement du microcontrôleur 20.
  • Le microcontrôleur 20 comporte un convertisseur analogique-numérique 50, un comparateur 52, ainsi qu'une horloge, non illustrée, adaptée pour générer un signal d'horloge HCLK.
  • Le circuit 2 comprend également une mémoire informatique et un contrôleur 54 d'accès à cette mémoire. La mémoire est adaptée pour stocker au moins une valeur numérique, ici codée sur douze bits.
  • Par exemple, la valeur numérique stockée dans la mémoire est une valeur de limite de courant d'alimentation acquise par le microcontrôleur 20 et notée Vref_value.
  • Cette mémoire est ici connectée au microcontrôleur 20 au moyen d'un bus de données, non illustré. Le contrôleur 54 est connecté au bus de données et est adapté pour accéder au contenu de la mémoire, notamment pour le lire, en envoyant une requête de type accès direct à la mémoire, dite « Direct Memory Access » en langue anglaise. Ainsi, le contrôleur 54 peut accéder au contenu de la mémoire indépendamment du microcontrôleur 20. La lecture de la valeur enregistrée dans la mémoire ne nécessite pas de consommer des ressources de calcul du microcontrôleur 20.
  • Le convertisseur 50 est adapté pour transformer un signal numérique reçu sur une entrée, non illustrée, en un signal analogique, délivré sur une sortie DAC_OUT. Plus précisément, le convertisseur 50 a pour fonction de convertir la valeur Vref_value, représentée par un signal numérique, en une valeur Vref_in-, représentée par un signal analogique, tel qu'une tension électrique. Le convertisseur 50 est ici alimenté électriquement par une tension de référence VDDA reçue sur une entrée d'alimentation Vref_DAC.
  • L'émission de la requête d'accès à la mémoire est par exemple réalisée lorsqu'un signal de synchronisation T4_OVF est reçu sur une entrée de synchronisation Trigger_in.
  • Le comparateur 52 comprend une première entrée in+ et une deuxième entrée in-et est configuré pour délivrer un signal de sortie OECLEAR, par exemple sous la forme d'une tension électrique qui peut prendre l'une ou l'autre de deux valeurs distinctes, en fonction des valeurs des signaux reçus sur les entrées in+ et in-. Le comparateur 52 est notamment configuré pour que le signal de sortie OECLEAR prenne :
    • une valeur basse tant que la valeur du signal entrant sur l'entrée in+ est inférieur à la valeur du signal entrant sur l'entrée in-, et
    • une valeur haute lorsque la valeur du signal entrant sur l'entrée in+ est supérieure ou égale à la valeur du signal entrant sur l'entrée in-.
  • Le microcontrôleur 20 comprend également un module de synchronisation 56 et un module 58 de commande PWM.
  • Le module 56 est adapté pour fournir au convertisseur 50 le signal T4_OVF synchronisé par rapport au signal d'horloge HCLK.
  • Le module 58 a pour fonction d'élaborer le signal de commande CMH de modulation de largeur d'impulsion pour commander l'ouverture et la fermeture l'interrupteur 24. Ce signal de commande CMH est par exemple fourni au module de pilotage 26. Cette élaboration du signal de commande CMH est réalisée par le module 58 en fonction du signal d'horloge CLK et en fonction du signal OECLEAR généré par le comparateur 52. Le module 58 est notamment programmé pour que :
    • tant que le signal OECLEAR est égal à la valeur basse, le module 58 génère un signal CMH suivant une consigne prédéfinie, par exemple suivant un signal périodique en créneaux ; et
    • quand le signal OECLEAR prend la valeur haute, interrompre le signal de commande CMH, de manière à arrêter provisoirement l'alimentation de la bobine. Cela permet de limiter la valeur de l'intensité du courant en-dessous de la valeur seuil.
  • Un exemple de fonctionnement du circuit 2 est maintenant décrit en référence à l'ordinogramme de la figure 3 et avec l'aide des figures 1 et 2.
  • Initialement, la partie mobile est dans la position ouverte. L'appareil de coupure est donc dans un état électriquement ouvert, pour empêcher la circulation d'un courant électrique entre les terminaux de connexion.
  • Puis, l'appareil de coupure reçoit un ordre de commuter vers l'état fermé. Cet ordre est par transmis au moyen d'un signal prédéfini, par exemple en alimentant le circuit 2 à partir de l'alimentation 6.
  • En réponse, le circuit 2 commande le déplacement de la partie mobile depuis sa position ouverte vers la position fermée, en fournissant un courant électrique d'alimentation de la bobine 4 pendant une durée prédéterminée, correspondant à la phase de fermeture.
  • Pendant cette phase de fermeture, le microcontrôleur 20 commande l'ouverture et la fermeture successive de l'interrupteur 24, ici par l'intermédiaire du module 26, en fournissant le signal de commande CMH généré par le module 58. Cela permet de fournir à la bobine 4 un courant d'alimentation suivant la technique de modulation de largeur d'impulsion. Ainsi, à partir du courant continu délivré par l'étage de puissance du circuit 2 et notamment, ici, par le convertisseur 18, la bobine 4 reçoit le courant d'alimentation modulé qui permet la génération du champ magnétique et donc d'une force magnétique qui déplace la partie mobile.
  • La phase de fermeture se partage ici deux sous-phases distinctes : une première sous-phase P1 et une deuxième sous-phase P2, dont la durée respective dépend du déplacement de la partie mobile en réponse au courant d'alimentation de la bobine 4.
  • Pendant la première sous-phase P1, la partie mobile se déplace vers la position fermée depuis la position ouverte. La sous-phase P1 se termine lorsque la partie mobile atteint la position fermée.
  • Pendant la première sous-phase P2, qui débute immédiatement après, la bobine 4 continue à être alimentée suivant la même technique de modulation de largeur d'impulsion. Cependant, la partie mobile étant alors immobile dans la position fermée, le courant d'alimentation est supérieur au courant minimal strictement nécessaire pour maintenir la partie mobile dans la position fermée. La différence entre le courant ainsi fourni et le courant minimal nécessaire correspond à une « marge de sécurité ». En pratique, la durée nécessaire pour déplacer la partie mobile peut varier en fonction des circonstances n'est pas connue d'avance. Notamment, le fonctionnement de l'actionneur électromagnétique est non-linéaire, en particulier du fait des variations de l'inductance de la bobine 4 en fonction de la température.
  • Le circuit 2 précédemment décrit permet de mettre en oeuvre, lors de cette étape, un procédé de régulation, ou limitation, de la valeur du courant d'alimentation de la bobine 4, pour optimiser la marge de sécurité et réduire la surconsommation en courant de la bobine 4 pendant la deuxième sous-phase P2, sans pour autant dégrader la sécurité de fonctionnement de l'appareil électrique de coupure.
  • A cet effet, lors d'une étape 100, le microcontrôleur 20 acquiert une valeur limite de courant d'alimentation, par exemple par lecture de cette valeur limite, ici depuis un support d'enregistrement de données extérieur et au moyen d'une interface d'échange de données. Cette valeur acquise est ensuite enregistrée dans la mémoire sous la forme d'un signal numérique Vref_value. Dans cet exemple, la valeur limite est prédéterminée, de préférence en étant calculée à l'avance en fonction de caractéristiques de la bobine 4 et de l'actionneur et du calibre du contacteur.
  • Lors d'une étape 102, le convertisseur numérique-analogique 50 génère la valeur de référence Vref_in- sous la forme d'un signal analogique à partir de la valeur limite acquise Vref_value. Cette valeur de référence Vref_in- est représentative de la valeur limite de courant d'alimentation.
  • Dans cet exemple, lors de cette étape 102, le convertisseur 50 lit automatiquement la valeur limite Vref_value acquise enregistrée dans la mémoire, en émettant d'une requête d'accès direct à la mémoire au moyen du contrôleur de mémoire 54. Le contrôleur 54 accède ainsi à la mémoire par l'intermédiaire du bus de donnes sans solliciter le microcontrôleur 20. Cette requête est par exemple émise à chaque fois que le signal de synchronisation T4_OVF prend une valeur particulière.
  • La valeur numérique Vref_value est ainsi transmise par le contrôleur 54 vers une entrée du convertisseur 50, qui transforme automatiquement cette valeur Vref_value en un signal analogique formant la valeur de référence Vref_in-.
  • Lors d'une étape 104, le microcontrôleur 20 acquiert la valeur Isense d'intensité du courant d'alimentation, ici en mesurant la tension aux bornes de la résistance de mesure 30.
  • Ensuite, lors d'une étape 106, le comparateur 52 compare les valeurs Vref_in- et Isense. Comme cette comparaison est réalisée directement par le comparateur analogique 52, elle ne consomme pas de ressources de calcul propres au microcontrôleur 20.
  • Si la valeur Isense est déterminée lors de cette comparaison comme étant supérieure ou égale à la valeur Vref_in-, alors, lors d'une étape 108, le circuit 2 commande l'inhibition de l'alimentation en courant de la bobine 4.
  • Par exemple, le signal de sortie OECLEAR du comparateur 52 passe de la valeur basse à la valeur haute. En réponse, le module 58 modifie le signal de commande CMH pour modifier le ratio de modulation des impulsions, par exemple en maintenant le signal de commande CMH à une valeur prédéterminée, par exemple une valeur constante nulle. La commutation de l'interrupteur 24 est alors modifiée en conséquence, et la valeur de l'intensité du courant d'alimentation décroît. L'intensité du courant d'alimentation de la bobine 4 est alors limitée et reste inférieure à la valeur limite.
  • Au contraire, si la valeur Isense est déterminée lors de cette comparaison comme étant inférieure à la valeur Vref_in-, alors l'alimentation de la bobine n'est pas inhibée et est maintenue. Par exemple, le signal de sortie OECLEAR reste à la valeur basse et le module 58 génère le signal commande CMH de façon prédéfinie en fonction du signal d'horloge HCLK.
  • Ainsi, lorsque l'intensité Isense redevient inférieure à la valeur de référence Vref_in-, alors l'alimentation en courant de la bobine 4 est rétablie. Par exemple, le signal OECLEAR reprend la valeur basse et le module 58 émet à nouveau le signal CMH suivant la forme prédéfinie.
  • Ici, ce procédé est exécuté de façon répétée pendant toute la durée de la phase de fermeture. Notamment, les étapes 102, 104 et 106 sont ici répétées en boucle pendant toute la durée de la phase de fermeture. En particulier, l'étape 106 de comparaison est ici réalisée en continu, notamment grâce à la chaine de traitement analogique formée par le convertisseur 50 et le comparateur 52. Le temps de réponse dépend notamment du temps de propagation et de traitement des données par cette chaîne de traitement analogique.
  • Par exemple, à l'issue de l'étape 108, le procédé revient à l'étape 106.
  • Dans cet exemple, la phase de fermeture se termine à l'issue d'un délai prédéfini, décompté par le microcontrôleur 20.
  • A l'issue de la phase de fermeture, l'actionneur a pour rôle de maintenir la partie mobile dans la position fermée tant qu'il ne reçoit pas d'ordre contraire. Ainsi, lors d'une phase de maintien, le circuit de commande injecte un courant électrique d'alimentation de la bobine 4 qui est différent du courant électrique d'alimentation injecté pendant la phase de fermeture. Pendant cette phase de maintien, la puissance électrique consommée par la bobine 4 est ainsi inférieure à la puissance consommée par la bobine pendant la phase de fermeture.
  • Enfin, l'appareil de coupure peut être ensuite commandé pour revenir dans un état électriquement ouvert, pour interrompre la circulation du courant électrique entre les terminaux de connexion. Pour ce faire, lors d'une phase d'ouverture, le circuit de commande 2 cesse d'alimenter en courant la bobine 4. Le champ magnétique est interrompu, de même que la force magnétique. La partie mobile de coupure revient donc vers la position ouverte, par exemple sous l'action de l'organe élastique de rappel.
  • La figure 4 représente des exemples d'évolution de valeurs I de courants d'alimentation de la bobine 4, en ordonnée, en fonction du temps t, en abscisse, lors d'une phase de fermeture pendant laquelle la partie mobile commute vers la position fermée.
  • Plus précisément, la courbe 62 représente l'évolution du courant d'alimentation dans un cas connu où le procédé de limitation de la figure 3 n'est pas mis en oeuvre, alors que la courbe 64 représente un exemple de l'évolution du courant d'alimentation dans le cas où le procédé de limitation de la figure 3 est mis en oeuvre.
  • Aux côtés de ces courbes 62 et 64, la courbe 60 représente la position de la partie mobile de l'appareil de coupure et varie entre une valeur basse, correspondant à la position ouverte et une valeur élevée, correspondant à la position fermée.
  • Pendant la première sous-phase P1, les courbes 62 et 64 sont superposées, indiquant que les courants d'alimentation respectifs de la bobine 4 sont essentiellement identiques, que le procédé soit ou non appliqué. La limitation n'est ici pas mise en oeuvre et donc n'est pas préjudiciable au déplacement de la partie mobile.
  • En revanche, pendant la deuxième sous-phase P2, la courbe 64 diffère de la courbe 62, notamment en ce que la courbe 64 est tronquée au-dessus d'une valeur seuil par rapport à la courbe 62. Cela traduit le fait que le courant d'alimentation de la bobine 4 est limité automatiquement par le circuit 2. On réduit ainsi la puissance fournie à la bobine 4 par le circuit 2. Ainsi, le circuit 2 tel que décrit permet d'optimiser la limitation de l'alimentation en courant de la bobine 4 lors de la phase de fermeture.
  • Les modes de réalisation et les variantes envisagées ci-dessus peuvent être combinés entre eux pour générer de nouveaux modes de réalisation.

Claims (7)

  1. Procédé de commande d'un appareil de coupure d'un courant électrique, cet appareil de coupure comprenant un actionneur électromagnétique pourvu d'une bobine pour déplacer une partie mobile de coupure de l'appareil, ce procédé comportant :
    - la réception d'un ordre de commutation de l'appareil électrique depuis un état ouvert vers un état fermé ;
    - en réponse, la fourniture d'un courant électrique d'alimentation à une bobine (4) de l'actionneur, au moyen d'un circuit de commande (2), pour déplacer la partie mobile de coupure depuis une position ouverte vers une position fermée ;
    le procédé étant caractérisé en ce que la fourniture du courant d'alimentation comporte la mise en oeuvre d'une limitation de la valeur d'intensité du courant électrique d'alimentation, cette limitation comportant des étapes :
    a) d'acquisition (100) d'une valeur limite de courant d'alimentation par un microcontrôleur (20) du circuit de commande (2), cette valeur étant enregistrée sous forme numérique (Vref_value) dans une mémoire du circuit de commande (2) ;
    b) de génération (102) d'une valeur de référence (Vref_in-) sous la forme d'un signal analogique, représentative de la valeur limite de courant d'alimentation, à partir de la valeur limite acquise (Vref_value) et au moyen d'un convertisseur numérique-analogique (50) du circuit de commande (2) ;
    c) d'acquisition (104), par le circuit de commande (2), d'un signal (Isense) représentatif de l'intensité du courant d'alimentation circulant au travers de la bobine (4) ;
    d) de comparaison (106), au moyen d'un comparateur analogique (52) du circuit de commande (2), du signal analogique de référence (Vref_in-) avec le signal (Isense) représentatif de l'intensité du courant d'alimentation ;
    e) d'inhibition (108), par le circuit de commande (2), de l'alimentation en courant de la bobine (4), en réponse à la comparaison, tant que l'intensité (Isense) du courant d'alimentation a une valeur supérieure ou égal à la valeur de référence (Vref_in-), l'alimentation en courant de la bobine (4) étant rétablie lorsque l'intensité (Isense) du courant d'alimentation redevient inférieure à la valeur de référence.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la génération du signal de référence comporte :
    - la lecture de la valeur limite (Vref_value) enregistrée dans la mémoire, cette lecture comportant l'émission d'une requête d'accès direct à la mémoire émise par le convertisseur (50) au moyen d'un contrôleur de mémoire (54) du circuit de commande (2), puis,
    - la transformation, par le convertisseur (50), de la valeur limite acquise (Vref_value) en un signal analogique formant la valeur de référence (Vref_in-).
  3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'acquisition (104) du signal (Isense) représentatif de l'intensité du courant d'alimentation est réalisée au moyen d'une sonde de mesure appartenant au circuit de commande (2).
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la sonde de mesure du courant comporte une résistance de mesure (30) connectée en série avec la bobine (4) et en ce que l'acquisition comporte la mesure de la tension électrique aux bornes de la résistance de mesure (30).
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fourniture du courant d'alimentation comporte la génération d'un courant électrique d'alimentation par modulation de largeur d'impulsion au moyen d'un interrupteur commandable (24) du circuit de commande (2), ce courant électrique d'alimentation modulé étant fourni à la bobine (4), cet interrupteur commandable (24) étant piloté en fonction d'un signal de commande (CMH) généré par un module de commande (58) du circuit de commande (2), et en ce que l'inhibition (108) de l'alimentation en courant comporte le maintien du signal de commande (CMH) à une valeur prédéfinie pour interrompre la génération du courant d'alimentation modulé.
  6. Actionneur électromagnétique pour un appareil électrique de coupure d'un courant électrique, comprenant une bobine (4) et un circuit de commande (2) adapté pour alimenter électriquement la bobine (4), l'actionneur étant adapté pour déplacer sélectivement une partie mobile de coupure de l'appareil électrique de coupure sous l'action de la bobine (4), le circuit de commande (2) étant adapté pour :
    - recevoir un ordre de commutation de l'appareil électrique depuis un état ouvert vers un état fermé ;
    - en réponse, fournir d'un courant électrique d'alimentation à la bobine (4) pour déplacer la partie mobile de coupure depuis une position ouverte vers une position fermée ;
    l'actionneur étant caractérisé en ce que le circuit de commande (2) est configuré pour que la fourniture du courant d'alimentation comporte la mise en oeuvre d'une limitation de la valeur d'intensité du courant électrique d'alimentation, cette limitation comportant des étapes :
    a) d'acquisition (100) d'une valeur limite de courant d'alimentation par un microcontrôleur (20) du circuit de commande (2), cette valeur étant enregistrée sous forme numérique (Vref_value) dans une mémoire du circuit de commande (2) ;
    b) de génération (102) d'une valeur de référence (Vref_in-) sous la forme d'un signal analogique, représentative de la valeur limite de courant d'alimentation, à partir de la valeur limite acquise (Vref_value) et au moyen d'un convertisseur numérique-analogique (50) du circuit de commande (2) ;
    c) d'acquisition (104), par le circuit de commande (2), d'un signal (Isense) représentatif de l'intensité du courant d'alimentation circulant au travers de la bobine (4) ;
    d) de comparaison (106), au moyen d'un comparateur analogique (52) du circuit de commande (2), du signal analogique de référence (Vref_in-) avec le signal (Isense) représentatif de l'intensité du courant d'alimentation ;
    e) d'inhibition (108), par le circuit de commande (2), de l'alimentation en courant de la bobine (4), en réponse à la comparaison, tant que l'intensité (Isense) du courant d'alimentation a une valeur supérieure ou égal à la valeur de référence (Vref_in-), l'alimentation en courant de la bobine (4) étant rétablie lorsque l'intensité (Isense) du courant d'alimentation redevient inférieure à la valeur de référence.
  7. Appareil électrique de coupure d'un courant électrique, comprenant un bloc de coupure et un actionneur électromagnétique, le bloc de coupure comportant :
    - une armature fixe sur laquelle sont fixés des terminaux de connexion et
    - une partie mobile de coupure, déplaçable par rapport aux terminaux de connexion, entre des positions ouverte et fermée, pour empêcher ou, respectivement, autoriser la circulation d'un courant électrique entre les terminaux de connexion,
    l'actionneur électromagnétique comprenant une bobine (4) et un circuit de commande (2) adapté pour alimenter électriquement la bobine (4), l'appareil électrique de coupure étant caractérisé en ce que l'actionneur électromagnétique est selon la revendication 6.
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