PROCEDE POUR DETERMINER L'USURE DES CONTACTS D'UN APPAREIL INTERRUPTEUR

Description

[0001] La présente invention se rapporte à un procédé de détermination de l'usure de contacts de pôles dans un appareil interrupteur de puissance doté d'un ou plusieurs pôles de puissance, en particulier dans un contacteur, un starter ou discontacteur, ou un contacteur-disjoncteur. L'invention concerne également un appareil interrupteur capable de mettre en oeuvre un tel procédé.

[0002] Un appareil interrupteur possède, sur chaque pôle de puissance, des contacts fixes et des contacts mobiles, afin de commuter une charge électrique à commander. Les pastilles montées sur ces contacts s'usent plus ou moins lors de chaque commutation, suivant la charge en courant ou en tension. Au bout d'un nombre élevé de manoeuvres de commutation, cette usure peut conduire à une défaillance de l'appareil interrupteur dont les conséquences peuvent être importantes en terme de sécurité et de disponibilité. Pour prévenir de telles conséquences, une solution habituelle consiste à changer systématiquement soit les contacts, soit l'appareil interrupteur entier, au bout d'un nombre prédéterminé de manoeuvres (par exemple un million de manoeuvres), sans examiner l'usure réelle des pastilles de contacts. Ceci peut donc entraîner des interventions tardives si les pastilles sont déjà trop usées ou prématurées si les pastilles ne sont pas encore suffisamment usées. La capacité à pouvoir déterminer l'usure réelle des contacts afin d'en déduire une information donnant la durée de vie résiduelle ou une information donnant la fin de vie des contacts de pôles apporte donc un atout appréciable dans le cas d'un appareil interrupteur réalisant un nombre important de manoeuvres puisqu'il permet d'alerter l'utilisateur au moment voulu et ainsi de prévenir des pannes ou des défauts susceptibles de survenir dans une installation d'automatisme.

[0003] Dans les documents EP0878015 et EP0878016, la durée de vie résiduelle de contacts est déterminée en calculant une modification de la pression de contact pendant une opération d'ouverture des contacts. La modification de pression de contact est déterminée par une mesure du temps entre l'instant initial du mouvement de l'armature de l'électroaimant de commande et l'instant final d'ouverture de contact. L'instant initial est détecté grâce à un circuit auxiliaire qui analyse la tension aux bornes de la bobine de l'électroaimant pendant la phase d'ouverture. L'instant final correspond au début de l'ouverture des contacts du pôle de commutation le plus usé et est détecté en connectant toutes les phases à un circuit de détection et en mesurant la tension de commutation comme variation de tension en un point neutre artificiel des lignes de puissance aval.

[0004] Néanmoins, le fait que ces dispositifs travaillent à l'ouverture entraîne la présence d'un arc électrique qui peut venir perturber les mesures de tensions dans les pôles. Ces dispositifs nécessitent également des précautions particulières pour mesurer la tension bobine, comme l'utilisation d'un interrupteur auxiliaire qui doit être rajouté pour isoler le circuit auxiliaire par rapport à l'alimentation de la bobine de façon à mesurer la tension de la bobine dans une résistance de décharge.

[0005] Un autre procédé est décrit dans le document DE 197 39 224 C.

[0006] La présente invention a pour but de déterminer le plus simplement possible l'usure des contacts de pôles d'un appareil interrupteur en évitant ces inconvénients. Pour cela, l'invention décrit un procédé pour déterminer l'usure de contacts de pôles dans un appareil interrupteur qui comporte un ou plusieurs pôles de puissance munis de contacts actionnés par un électroaimant de commande dont le mouvement entre une position ouverte et une position fermée est commandé par une bobine d'excitation, l'usure des contacts étant déterminée à partir d'un temps de parcours de la course d'usure des contacts. Selon l'invention, le temps de parcours de la course d'usure des contacts est élaboré, durant un mouvement de fermeture de l'électroaimant, en mesurant au moins un signal électrique représentatif de l'état conducteur d'au moins un pôle de puissance, en mesurant un courant d'excitation circulant dans la bobine de l'électroaimant et en calculant l'écart de temps entre l'instant de fermeture des contacts, déterminé à partir dudit signal électrique, et l'instant de fin du mouvement de fermeture de l'électroaimant, déterminé à partir dudit courant d'excitation.

[0007] Selon une caractéristique, l'instant de fermeture des contacts est déterminé par l'apparition du signal électrique lorsque le pôle devient conducteur, et la fin du mouvement de fermeture de l'électroaimant déterminée par la détection d'un minimum du courant d'excitation.

[0008] Selon une autre caractéristique, l'instant de fermeture des contacts de chaque pôle de puissance est déterminé par l'apparition d'un courant principal circulant dans le pôle de puissance correspondant de appareil interrupteur. Selon une autre caractéristique, l'instant de fermeture des contacts d'un pôle de puissance est déterminé par l'apparition, en aval des contacts, d'une tension phase/neutre entre le pôle de puissance correspondant et un point neutre. Selon une autre caractéristique, l'instant de fermeture des contacts des pôles de puissance est déterminé par l'apparition, en aval des contacts, d'une tension phase/phase entre deux pôles de puissance.

[0009] Le fait de travailler à la fermeture des contacts, c'est-à-dire lors de la commande de l'électroaimant, et non à l'ouverture des contacts présente des avantages. Tout d'abord, cela évite les perturbations survenant lors de l'ouverture, liées notamment à l'arc électrique des contacts et au flux magnétique résiduel de la bobine. Cela simplifie donc la mesure d'un courant ou d'une tension dans les pôles de l'appareil pour détecter l'instant de fermeture des contacts. De plus, dans un appareil interrupteur dont la bobine est commandée électroniquement, la mesure du courant d'excitation de la bobine est déjà réalisée au moment de la fermeture, durant la commande de l'électroaimant, alors qu'elle n'est pas forcément mesurée lors de l'ouverture. Cette mesure du courant d'excitation peut donc facilement être utilisée pour détecter en plus la fin du mouvement de fermeture de l'électroaimant.

[0010] Le temps de parcours mesuré de la course d'usure, éventuellement corrigé d'un coefficient correcteur, sert à déterminer l'usure des contacts à partir de la dérive de ce temps de parcours mesuré par rapport à un temps de parcours initial de la course d'usure mémorisé dans des moyens de mémorisation de l'appareil interrupteur. L'usure des contacts peut aussi être déterminée à partir de la comparaison du temps de parcours mesuré de la course d'usure avec un temps de parcours minimal acceptable de la course d'usure mémorisé dans des moyens de mémorisation de l'appareil interrupteur.

[0011] L'invention décrit également un appareil interrupteur capable de mettre en oeuvre ce procédé. Un tel appareil interrupteur comporte des premiers moyens de mesure délivrant au moins un signal primaire représentatif de l'état conducteur d'au moins un pôle de puissance, des seconds moyens de mesure délivrant un signal secondaire représentatif d'un courant d'excitation circulant dans la bobine de l'électroaimant et une unité de traitement recevant le ou les signaux primaires et le signal secondaire pour mettre en oeuvre le procédé. Les premiers moyens de mesure sont placés en série sur des lignes de courant de l'appareil interrupteur, dans le but de mesurer les courants principaux circulant dans les pôles de puissance. Alternativement, les premiers moyens de mesure sont placés entre des lignes de courant aval et un point neutre de l'appareil interrupteur, dans le but de mesurer les tensions phase/neutre des pôles de puissance.

[0012] Selon une autre caractéristique, l'appareil interrupteur comporte des moyens de mémorisation d'un temps de parcours initial de la course d'usure des contacts. L'unité de traitement calcule un temps de parcours mesuré de la course d'usure des contacts, et compare ledit temps de parcours mesuré avec le temps de parcours initial mémorisé, afin de déterminer une durée de vie résiduelle des contacts et/ou de donner une information de fin de vie au-delà de laquelle les performances du produit ne sont plus garanties.

[0013] D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés sur lesquels :

• la figure 1 montre un schéma fonctionnel d'un appareil interrupteur selon l'invention comprenant des premiers moyens de mesure de courant,
• la figure 2 détaille de façon simplifiée le fonctionnement d'un pôle de contacts dans un appareil interrupteur de la figure 1,
• la figure 3 représente une série de diagrammes montrant l'évolution des courants principaux et du courant d'excitation durant un mouvement de fermeture d'un appareil interrupteur de la figure 1.
• La figure 4 détaille une alternative de la figure 1 avec des premiers moyens de mesure de tension.

[0014] Un appareil électrique interrupteur, par exemple du type contacteur, contacteur-disjoncteur ou starter (discontacteur), comporte un ou plusieurs pôles de puissance. Dans l'exemple de la figure 1, l'appareil interrupteur comporte trois pôles de puissance P1,P2,P3.

[0015] L'appareil interrupteur comporte des lignes de courant amont (lignes de source), qui établissent la continuité électrique entre le réseau d'alimentation électrique et les pôles P1,P2,P3, et des lignes de courant aval L1,L2,L3 (lignes de charge) qui établissent la continuité électrique entre les pôles de l'appareil interrupteur et une charge électrique, généralement un moteur électrique M, que l'on souhaite commander et/ou protéger grâce à l'appareil interrupteur. Les lignes de courant amont sont connectées ou déconnectées des lignes de courant aval par des contacts de pôles C1,C2,C3. De façon connue, les contacts C1,C2,C3 comportent des contacts mobiles disposés sur un pont mobile 28 et des contacts fixes. Le pont mobile 28 est actionné par un électroaimant de commande 20 et par un ressort de pression de contact 25. L'électroaimant de commande 20 comporte une culasse fixe, une armature mobile 23, un ressort de rappel 26 et une bobine d'excitation 21. Le mouvement de fermeture de l'armature mobile 23 de l'électroaimant 20 est généré par le passage d'un courant d'excitation Is dans la bobine d'excitation 21. Préférentiellement la bobine d'excitation 21 est alimentée par une tension d'excitation continue.

[0016] Dans le mode de réalisation détaillé en figure 2, on a représenté un appareil interrupteur à pôles rupteurs, mais on pourrait tout à fait envisager également que l'appareil soit à pôles contacteurs. Le fonctionnement d'un appareil à pôles rupteurs est le suivant : lorsque aucun courant d'excitation ls ne circule dans la bobine 21 de l'électroaimant, le ressort de rappel 26 provoque la séparation entre l'armature mobile 23 et la culasse fixe de l'électroaimant. L'armature mobile 23 coopère mécaniquement avec une liaison mécanique 22 non détaillée ici (tel qu'un poussoir) de façon à agir sur le pont mobile 28, entraînant ainsi l'ouverture des contacts par séparation des contacts mobiles avec les contacts fixes. Le ressort de rappel 26 doit pour cela avoir une force supérieure à celle du ressort de pression de contact 25. L'apparition d'un courant d'excitation Is dans la bobine d'excitation 21 provoque le déplacement inverse de l'armature mobile 23 vers la culasse fixe de l'électroaimant 20, libérant ainsi le pont mobile 28. L'effort de fermeture des contacts est alors assuré par le ressort de pression de contact 25 qui appuie sur le pont mobile 28 pour plaquer les contacts mobiles contre les contacts fixes. Un appareil à pôles rupteurs présente notamment l'avantage de diminuer les risques de rebond à la fin du mouvement de fermeture des contacts puisque comme le pont mobile 28 est désolidarisé de l'armature mobile 23 de l'électroaimant à ce moment-là, on diminue ainsi globalement l'inertie du pont mobile en mouvement.

[0017] Dans un appareil interrupteur à pôles rupteurs, il est possible de concevoir par construction une épaisseur des pastilles de contacts suffisante de telle façon que la fin de vie du produit ne soit pas la conséquence d'une épaisseur trop faible des pastilles, mais d'une course d'usure restante des contacts trop faible. En effet, lorsque cette course d'usure devient nulle, cela signifie que, lorsque l'armature mobile 23 a fini son mouvement de fermeture, le poussoir 22 reste encore en contact avec le pont mobile 28 ce qui entrave l'effort de pression que doit exercer le ressort 25 pour plaquer les contacts mobiles contre les contacts fixes. La pression de contact n'étant plus suffisante, il n'est plus possible dans ces conditions de garantir le bon fonctionnement de l'appareil interrupteur. Ainsi, l'usure des contacts peut dépendre non pas de l'épaisseur restante des pastilles, mais de la course d'usure restante des contacts.

[0018] Selon l'invention, l'appareil interrupteur comporte des premiers moyens de mesure 11,12,13,11' capables de délivrer au moins un signal primaire mesurant au moins un signal électrique représentatif de l'état conducteur d'au moins un pôle de puissance P1,P2,P3. Dans le mode de réalisation de la figure 1, lesdits premiers moyens de mesure comprennent des capteurs de courant 11,12,13 monté en série sur chaque ligne de courant aval L1,L2,L3 et délivrant chacun un signal primaire, respectivement 31,32,33, fonction d'un courant principal Ip circulant dans chaque pôle, respectivement P1,P2,P3 de l'appareil interrupteur. Habituellement, de tels capteurs de courant 11,12,13 sont utilisés dans le but d'assurer notamment des fonctions de protection de type défaut thermique, défaut magnétique ou défaut de court-circuit dans un contacteur-disjoncteur. Les capteurs de courant 11,12,13 sont par exemple des capteurs de courant de type Rogowski. Dans ce cas, le signal primaire obtenu est en réalité une image de la dérivée du courant Ip, ce qui permet d'avoir un signal important dès l'apparition du courant, facilitant ainsi la détection de l'instant d'apparition du courant Ip.

[0019] Dans le mode de réalisation alternatif de la figure 4, les premiers moyens de mesure 11' sont placés en aval des contacts C1,C2,C3, entre les lignes de courant aval L1,L2,L3 et un point neutre N virtuel de appareil interrupteur, de façon à délivrer des signaux primaires, respectivement 31',32',33', fonction de la tension phase/neutre des différents pôles de puissance, respectivement P1,P2,P3. Cette solution alternative peut s'avérer plus simple à mettre en oeuvre dans des appareils ne possédant pas de capteurs de courant. Dans l'exemple simplifié de la figure 4, les moyens de mesure 11' comportent de façon connue, en dérivation de chaque pôle mesuré, une première résistance forte, permettant de faire baisser l'intensité du courant, placée en série avec deuxième une résistance dont on mesure la tension aux bornes. Le point neutre N réunit l'extrémité des deuxièmes résistances. D'autres systèmes de mesure de tension similaires existent. Après un traitement analogique éventuel, les moyens de mesure 11' génèrent donc des signaux primaires 31',32',33', représentatifs des tensions phases/neutre des différents pôles. Dans un autre mode de réalisation alternatif, on pourrait aussi envisager d'utiliser des premiers moyens de mesure capables de mesurer une tension phase/phase entre deux pôles de puissance.

[0020] Les signaux primaires 31,32,33 ou 31',32',33' sont envoyés à destination d'une unité de traitement 10 de l'appareil interrupteur. Cette unité de traitement 10 est par exemple implantée dans un circuit intégré de type ASIC, monté sur un circuit imprimé à l'intérieur de l'appareil interrupteur. Elle peut notamment servir à piloter l'électroaimant de commande 20 ainsi que, dans le cas d'un contacteur-disjoncteur, à piloter un déclencheur thermique et/ou magnétique.

[0021] L'appareil interrupteur comporte également des seconds moyens de mesure 14 pour mesurer le courant d'excitation Is circulant dans la bobine d'excitation 21 de l'électroaimant 20. Comme la bobine 21 est alimentée en tension continue, les seconds moyens de mesure 14 peuvent être composés d'une résistance branchée en série sur le circuit de commande de la bobine 21 dont on mesure directement la tension aux bornes. Après un traitement analogique éventuel de cette mesure, les moyens de mesure 14 génèrent donc un signal secondaire 34, représentatif du courant d'excitation Is, qui est envoyé à l'unité de traitement 10.

[0022] Dans le cas d'un appareil interrupteur du type contacteur/disjoncteur qui possède déjà des capteurs de courant 11,12,13 mesurant des courants principaux Ip pour assurer la protection d'une charge électrique, ces mêmes capteurs de courant peuvent alors être avantageusement utilisés dans le cadre de la présente invention pour déterminer également l'instant de fermeture des contacts C1,C2,C3. De plus, si un tel appareil contacteur/disjoncteur comporte déjà une unité de traitement électronique 10 chargée notamment de piloter un électroaimant de commande 20, cette unité de traitement 10 possède aussi une information 34 représentative du courant d'excitation ls. Il est alors facile et économique d'intégrer dans un tel appareil interrupteur un procédé de détermination de l'usure des contacts tel que décrit dans l'invention, de façon à être capable d'alerter l'utilisateur au moment voulu et ainsi de prévenir des pannes ou des défauts éventuels de l'appareil interrupteur.

[0023] En référence à la figure 3, le procédé qui est mis en oeuvre dans l'unité de traitement 10 repose sur le principe suivant :

Lors de l'apparition d'un ordre de commande 50 de fermeture des contacts, le courant d'excitation Is, schématisé par la courbe 51, envoyé à la bobine 21 de l'électroaimant 20 commence à croître. Durant cette phase de décollage, l'armature mobile 23 de l'électroaimant 20 reste encore immobile et le courant d'excitation Is croît, selon une courbe sensiblement asymptotique.

[0024] Arrivé à un instant A, la bobine d'excitation 21 a emmagasiné suffisamment d'ampères-tours pour provoquer le démarrage du mouvement de fermeture de l'armature mobile 23. A partir de cet instant, l'entrefer de l'électroaimant 20 va progressivement diminuer, ce qui va provoquer une variation de la réluctance du circuit magnétique composé de la culasse fixe et de l'armature mobile 23 de l'électroaimant 20. Cette variation de la réluctance entraîne la chute du courant d'excitation Is. Cette chute du courant d'excitation Is se poursuit jusqu'à un instant C correspondant à la fin de la course de l'armature mobile 23, c'est-à-dire à la fin du mouvement de fermeture de l'électroaimant 20. Au-delà de l'instant C, l'entrefer et donc la réluctance de l'électroaimant ne varient plus et le courant d'excitation Is recommence à croître, comme indiqué sur la courbe 51.

[0025] Parallèlement, à partir de l'instant A, le mouvement de l'armature mobile libère progressivement le pont mobile 28 et celui-ci est alors entraîné par le ressort de pression de contacts 25. Le pont mobile 28 se met alors en mouvement jusqu'à un instant B où les contacts mobiles de chaque pôle de puissance vont être plaqués contre les contacts fixes correspondants, provoquant l'état conducteur du pôle. A partir de cet instant B, un courant principal Ip mesuré par les différents capteurs de courant 11,12,13 va apparaître, ainsi que schématisé par la courbe 52. Dans le cas où chaque pôle comporte deux contacts fixes et deux contacts mobiles, comme dans la figure 2, l'instant B correspond avantageusement à la fermeture des deux paires de contacts fixes/mobiles, ce qui permet de détecter la plus grande usure des pastilles des deux paires de contacts d'un même pôle. Dans le mode de réalisation alternatif de la figure 4, l'instant B peut être déterminé sur chaque pôle par l'apparition, en aval des contacts, d'une tension phase/neutre mesurée par les premiers moyens de mesure 11' entre un pôle et le neutre virtuel N. De même, l'instant B pourrait aussi être détecté avec une mesure de tension phase/phase entre deux des pôles de l'appareil, en aval des contacts.

[0026] Ainsi, l'unité de traitement 10 est capable de détecter la fin du mouvement de fermeture de l'électroaimant, correspondant à l'instant C, en détectant l'apparition d'un minimum du courant d'excitation ls, représenté par un point de rebroussement sur la courbe ls de la figure 3, à partir du signal secondaire 34 reçu. D'autre part, l'unité de traitement 10 est aussi capable de détecter l'instant de fermeture des contacts, correspondant à l'instant B, en détectant l'apparition de signaux électriques représentatifs de l'état conducteur des pôles (c'est-à-dire soit courant principal Ip, soit tension phase/neutre, soit tension phase/phase) à partir du ou des signaux primaires 31,32,33 ou 31',32',33'. En comparant les variations du ou des signaux électriques et du courant d'excitation ls en fonction du temps, l'unité de traitement 10 est à même de déterminer le temps de parcours de la course d'usure des contacts.

[0027] En effet, le temps T1 entre l'instant A et l'instant C correspond à la durée du mouvement de fermeture de l'armature mobile 23 de l'électroaimant. Le temps T2 entre l'instant A et l'instant B correspond à la durée du mouvement de fermeture du pont mobile 28. La différence entre T1 et T2, appelé Tu, correspond au temps de parcours nécessaire pour effectuer la course d'usure des contacts (appelée encore course d'écrasement des contacts), entre l'instant B et l'instant C, schématisé sur le diagramme 53. Il est évident que plus les pastilles des contacts fixes et/ou mobiles sont usées, plus le temps T2 est important, et donc plus le temps Tu est faible.

[0028] Pour éviter d'éventuelles imprécisions ponctuelles dans les mesures et le calcul du temps Tu, un filtrage ou un lissage peut facilement être opéré par l'unité de traitement 10 notamment en ne prenant en compte que des valeurs moyennes calculées à partir d'une pluralité de mesures effectuées sur un nombre déterminé de cycles de fermeture de l'électroaimant, par exemple de l'ordre de quelques dizaines de cycles.

[0029] Indifféremment, l'information relative à l'usure des contacts peut comporter une information de la durée de vie résiduelle des contacts, exprimée en pourcentage, en degrés d'usure, etc... , et/ou une information d'alerte indiquant la fin de vie des contacts de l'appareil interrupteur.

[0030] Pour élaborer une information de la durée de vie résiduelle des contacts, l'unité de traitement 10 compare le temps de parcours mesuré Tu de la course d'usure des contacts avec un temps de parcours initial Ti correspondant à une course d'usure initiale des contacts (appelée encore course d'écrasement à l'état neuf) et surveille l'évolution dans le temps de l'écart entre Tu et Ti. Ce temps de parcours initial Ti correspond à une valeur d'étalonnage, déterminée pour un type d'électroaimant donné.

[0031] Pour élaborer une information d'alerte de fin de vie des contacts, l'unité de traitement 10 compare le temps de parcours mesuré Tu de la course d'usure des contacts avec un temps de parcours minimum Tmini correspondant à une course minimale d'usure des contacts acceptable au-dessous duquel il n'est plus possible de garantir les performances attendues de l'appareil interrupteur. Ce temps de parcours minimal Tmini est également déterminée pour un type d'électroaimant donné.

[0032] L'appareil interrupteur possède alors des moyens de mémorisation internes 15 reliés à l'unité de traitement 10 et capables de mémoriser cette valeur initiale Ti et/ou cette valeur minimale Tmini. Les moyens de mémorisation 15 sont constitués par exemple d'une mémoire non-volatile de type EEPROM ou mémoire Flash. Avantageusement, pour des raisons de coût et d'encombrement, l'unité de traitement 10 et les moyens de mémorisation 15 sont implantés dans un même circuit intégré de l'appareil interrupteur. La valeur initiale Ti est stockée dans les moyens de mémorisation 15 soit avec une valeur prédéterminée lors de la fabrication de l'appareil interrupteur, soit avec une première mesure de Tu effectuée lors des premières opérations de commutation de l'appareil interrupteur .

[0033] Pour comparer Tu avec Ti et/ou Tmini, il convient de faire une hypothèse sur la vitesse réelle de la partie mobile 23 de l'électroaimant durant le parcours de fermeture des contacts. En effet Ti et Tmini ont été déterminés par exemple à partir d'une vitesse nominale de la partie mobile 23 de l'électroaimant, et cette vitesse nominale n'est pas forcément identique à la vitesse réelle ayant servi à déterminer Tu.

[0034] Dans une première variante simplifiée, on considère que la vitesse de déplacement de l'armature mobile 23 reste sensiblement constante pour un type d'électroaimant donné d'un calibre donné. Dans ce cas, en surveillant la dérive de l'écart existant entre le temps de parcours mesuré Tu et le temps de parcours initial Ti, l'unité de traitement 10 est facilement capable de calculer la durée de vie résiduelle des contacts. De même, l'unité de traitement 10 est facilement capable de donner une information de fin de vie des contacts, lorsque Tu devient inférieur à Tmini, sans nécessiter de correction sur la mesure de Tu.

[0035] Dans une seconde variante, on considère que la vitesse de déplacement de l'armature mobile 23 dépend non seulement du type d'électroaimant mais également de la tension d'alimentation de la bobine d'excitation (ou tout du moins de la tension d'alimentation moyenne vue par la bobine dans le cas d'une commande par découpage). En effet, plus la tension d'alimentation est élevée, plus la vitesse réelle de déplacement de l'armature mobile 23 peut être importante durant le mouvement de fermeture. Dans ce cas, l'appareil interrupteur dispose de moyens pour mesurer cette tension d'alimentation. Ces moyens sont reliés à l'unité de traitement 10, permettant à celle-ci d'affecter au temps de parcours mesuré Tu un coefficient correcteur prenant en compte les variations de la vitesse, avant d'effectuer une comparaison avec Ti et/ou Tmini, de manière à obtenir une meilleure précision dans l'élaboration de l'information relative à l'usure des contacts.

[0036] Dans une troisième variante, on considère que la vitesse de déplacement de l'armature mobile 23 dépend en plus d'autres paramètres, tels que la température de fonctionnement de l'appareil. Il convient néanmoins de ne pas pénaliser le procédé avec des calculs qui deviendraient trop complexes. C'est pourquoi, dans ce cas, pour estimer plus précisément la vitesse de déplacement de l'armature mobile 23, l'unité de traitement calcule une durée de la phase de décollage T3 (voir figure 3) qui correspond au temps écoulé entre un instant O d'apparition d'un courant Is dans la bobine et l'instant déterminé par le maximum du courant ls, lors du début du démarrage du mouvement de l'armature mobile 23. Cette durée T3 étant également fonction de la température de fonctionnement de l'appareil et de la tension d'alimentation de la bobine, on peut alors faire une corrélation simple entre la variation de la durée T3 et la variation de la vitesse de l'armature mobile. En comparant la durée T3 mesurée avec une durée de référence mémorisée, on peut affecter un coefficient correcteur au temps de parcours mesuré Tu, prenant en compte les variations de la vitesse, afin d'obtenir une meilleure précision dans l'élaboration de l'information relative à l'usure des contacts.

[0037] L'appareil interrupteur comporte en outre des moyens de communication 18 qui permettent de le connecter à un bus de communication B, tel qu'une liaison série, un bus de terrain, un réseau local, un réseau global (de type Intranet ou Internet) ou autre. Ces moyens de communication 18 sont reliés à l'unité de traitement 10 afin qu'une information relative à l'usure des contacts de pôles calculée par l'unité de traitement 10 puisse être transmise sur le bus de communication B. L'appareil interrupteur comporte aussi des moyens de signalisation 17 reliés à l'unité de traitement 10. Ces moyens de signalisation 17, tels qu'un mini écran ou un ou plusieurs voyants en face avant de appareil interrupteur, permettent à un opérateur situé à proximité de l'appareil interrupteur de visualiser une information relative à l'usure des contacts de pôles calculée par l'unité de traitement 10.

[0038] Par ailleurs, dans le cas où l'unité de traitement 10 est chargée de piloter l'électroaimant de commande 20 au moyen d'un ordre de commande, l'unité de traitement 10 est capable d'asservir cet ordre de commande à une information de fin de vie des contacts de pôles, de façon à pouvoir verrouiller toute possibilité de commande de fermeture des pôles de puissance de l'appareil interrupteur en cas d'usure des contacts trop importante, puisqu'on ne serait alors plus en mesure de garantir les performances annoncées de l'appareil interrupteur. On assure ainsi une fonction supplémentaire de sécurité très appréciable, puisque l'appareil interrupteur peut s'auto-verrouiller en cas risque de dysfonctionnement.

[0039] Dans un mode de réalisation préféré, l'appareil interrupteur possède un capteur de courant 11,12,13 pour chacun de ses pôles P1,P2,P3 de puissance. L'unité de traitement 10 reçoit alors autant de signaux primaires 31,32,33 que de pôles et est donc capable de détecter séparément l'usure des contacts sur chaque pôle de puissance. Dans ce cas, l'usure des contacts de l'appareil interrupteur sera calculée soit pôle par pôle, soit en prenant le pôle de puissance dont les contacts sont les plus usés.

[0040] Dans un autre mode de réalisation, l'appareil interrupteur ne possède pas un capteur de courant 11,12,13 dans chaque pôle P1,P2,P3 de puissance, mais possède par exemple un capteur de courant uniquement pour un seul pôle. L'unité de traitement 10 reçoit alors un seul signal primaire et n'est capable de détecter réellement que l'usure des contacts de ce pôle de puissance. Dans ce cas, l'usure de l'ensemble des contacts de l'appareil interrupteur sera déterminée à partir de cette seule mesure pour un pôle, sans tenir compte des éventuelles disparités entre les usures des différents pôles.

Revendications

1. Procédé pour déterminer l'usure de contacts de pôles (C1,C2,G3) dans un appareil interrupteur qui comporte un ou plusieurs pôles de puissance munis de contacts actionnés par un électroaimant de commande (20) dont le mouvement entre une position ouverte et une position fermée est commandé par une bobine d'excitation (21), l'usure des contacts étant déterminée à partir d'un temps de parcours (Tu) de la course d'usure des contacts (C1,C2,C3), caractérisée par le fait que le temps de parcours (Tu) de la course d'usure des contacts est élaboré, durant un mouvement de fermeture de l'électroaimant :

• en mesurant au moins un signal électrique (Ip) représentatif de l'état conducteur d'au moins un pôle de puissance (P1,P2,P3),

• en mesurant un courant d'excitation (Is) circulant dans la bobine (21) de l'électroaimant (20),

• en calculant l'écart de temps entre l'instant de fermeture des contacts, déterminé à partir dudit signal électrique (Ip), et l'instant de fin du mouvement de fermeture de l'électroaimant, déterminé à partir dudit courant d'excitation (Is).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'instant de fin du mouvement de fermeture de l'électroaimant est déterminé par la détection d'un minimum dudit courant d'excitation (Is).

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'instant de fermeture des contacts (C1,C2,C3) est déterminé par l'apparition dudit signal électrique (Ip).

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'instant de fermeture des contacts (C1,C2,C3) de chaque pôle est déterminé par l'apparition d'un courant principal (Ip) circulant dans chaque pôle de puissance (P1,P2,P3) de l'appareil interrupteur.

5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'instant de fermeture des contacts (C1,C2,C3) de chaque pôle est déterminé par l'apparition, en aval des contacts, d'une tension phase/neutre entre chaque pôle de puissance (P1,P2,P3) et un point neutre (N).

6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'instant de fermeture des contacts des pôles (C1,C2,C3) est déterminé par l'apparition, en aval des contacts, d'une tension phase/phase entre deux pôles de puissance (P1,P2,P3).

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'usure des contacts est déterminée à partir de l'évolution du temps de parcours mesuré (Tu) de la course d'usure des contacts par rapport à un temps de parcours initial (Ti) de la course d'usure des contacts mémorisé dans des moyens de mémorisation (15) de l'appareil interrupteur.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'usure des contacts est déterminée à partir de la comparaison du temps de parcours mesuré (Tu) de la course d'usure des contacts avec un temps de parcours minimal (Tmini) acceptable de la course d'usure des contacts mémorisé dans des moyens de mémorisation (15) de l'appareil interrupteur.

9. Appareil interrupteur comportant un ou plusieurs pôles de puissance (P1,P2,P3) dotés de contacts (C1,C2,C3) qui sont actionnés par un électroaimant de commande (20) dont le mouvement est commandé par une bobine d'excitation (21), caractérisé par le fait que l'appareil interrupteur comporte :

• des premiers moyens de mesure (11,12,13,11') délivrant au moins un signal primaire (31,32,33, 31',32',33') représentatif de l'état conducteur d'au moins un pôle de puissance (P1,P2,P3),

• des seconds moyens de mesure (14) délivrant un signal secondaire (34) représentatif d'un courant d'excitation (Is) circulant dans la bobine (21) de l'électroaimant (20),

• une unité de traitement (10) capable de recevoir le ou les signaux primaires (31,32,33, 31',32',33') et le signal secondaire (34), permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications précédentes.

10. Appareil interrupteur selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les premiers moyens de mesure (11,12,13) sont placés en série sur des lignes de courant (L1,L2,L3) de l'appareil interrupteur, dans le but de mesurer les courants principaux (Ip) circulant dans les pôles de puissance (P1,P2,P3).

11. Appareil interrupteur selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les premiers moyens de mesure (11') sont placés entre des lignes de courant aval (L1,L2,L3) et un point neutre (N) de l'appareil interrupteur, dans le but de mesurer les tensions phase/neutre des pôles de puissance (P1,P2,P3).

12. Appareil interrupteur selon la revendication 10 ou 11, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de mémorisation (15) capables de mémoriser un temps de parcours initial (Ti) de la course d'usure des contacts.

13. Appareil interrupteur selon la revendication 12, caractérisé par le fait que l'unité de traitement (10) calcule un temps de parcours mesuré (Tu) de la course d'usure des contacts (C1,C2,C3), et compare ledit temps mesuré (Tu) avec le temps de parcours initial (Ti) mémorisé, pour déterminer une information relative à l'usure des contacts de pôles.

14. Appareil interrupteur selon la revendication 13, caractérisé par le fait que l'unité de traitement (10) et les moyens de mémorisation (15) sont implantés dans un circuit intégré de l'appareil interrupteur.

15. Appareil interrupteur selon la revendication 13, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de communication (18) reliés à l'unité de traitement (10) permettant de transmettre sur un bus de communication (B) une information relative à l'usure des contacts de pôles.

16. Appareil interrupteur selon la revendication 13, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de signalisation (17) reliés à l'unité de traitement (10) permettant de visualiser une information relative à l'usure des contacts de pôles.

17. Appareil interrupteur selon la revendication 13, dans lequel l'unité de traitement (10) délivre un ordre de commande à l'électroaimant (20), caractérisé par le fait que l'unité de traitement (10) est capable d'asservir l'ordre de commande de l'électroaimant (20) à une information relative à l'usure des contacts de pôles.

Claims

1. Method for determining the wear of pole contact (C1, C2, C3) in a switch appliance which includes one or more power poles provided with contacts operated by a controlling electromagnet (20), the movement of which between an open position and a closed position is controlled by an excitation coil (21), the contact wear being determined on the basis of a travel time (Tu) of the wear path of the contacts (C1, C2, C3), characterized in that the travel time (Tu) of the wear path of the contacts is generated, during a closure movement of the electromagnet:

• by measuring at least one electrical signal (Ip) representative of the conductive state of at least one power pole (P1, P2, P3),

• by measuring an excitation current (Is) circulating in the coil (21) of the electromagnet (20),

• by calculating the time difference between the instant of closure of the contacts, determined on the basis of said electrical signal (Ip), and the end instant of the closure movement of the electromagnet, determined on the basis of said excitation current (Is).

2. Method according to Claim 1, characterized in that the end instant of the closure movement of the electromagnet is determined by the detection of a minimum of said excitation current (Is).

3. Method according to Claim 2, characterized in that the instant of closure of the contacts (C1, C2, C3) is determined by the appearance of said electrical signal (Ip).

4. Method according to Claim 2, characterized in that the instant of closure of the contacts (C1, C2, C3) of each pole is determined by the appearance of a main current (Ip) circulating in each power pole (P1, P2, P3) of the switch appliance.

5. Method according to Claim 2, characterized in that the instant of closure of the contacts (C1, C2, C3) of each pole is determined by the appearance, downstream of the contacts, of a phase/neutral voltage between each power pole (P1, P2, P3) and a neutral point (N).

6. Method according to Claim 2, characterized in that the instant of closure of the pole contacts (C1, C2, C3) is determined by the appearance, downstream of the contacts, of a phase/phase voltage between two power poles (P1, P2, P3).

7. Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the contact wear is determined on the basis of the trend of the measured travel time (Tu) of the wear path of the contacts relative to an initial travel time (Ti) of the wear path of the contacts stored in storage means (15) of the switch appliance.

8. Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the contact wear is determined on the basis of the comparison of the measured travel time (Tu) of the wear path of the contacts with a minimum acceptable travel time (Tmin) of the wear path of the contacts stored in storage means (15) of the switch appliance.

9. Switch appliance comprising one or more power poles (P1, P2, P3) provided with contacts (C1, C2, C3) that are operated by a controlling electromagnet (20), the movement of which is controlled by an excitation coil (21), characterized in that the switch appliance comprises:

• first measurement means (11, 12, 13, 11') delivering at least one primary signal (31, 32, 33, 31', 32', 33') representative of the conductive state of at least one power pole (P1, P2, P3),

• second measurement means (14) delivering a secondary signal (34) representative of an excitation current (Is) circulating in the coil (21) of the electromagnet (20),

• a processing unit (10) capable of receiving the primary signal or signals (31, 32, 33, 31', 32', 33') and the secondary signal (34), making it possible to implement the method according to one of the preceding claims.

10. Switch appliance according to Claim 9, characterized in that the first measurement means (11, 12, 13) are placed in series on current lines (L1, L2, L3) of the switch appliance, in order to measure the main currents (Ip) circulating in the power poles (P1, P2, P3).

11. Switch appliance according to Claim 9, characterized in that the first measurement means (11') are placed between downstream current lines (L1, L2, L3) and a neutral point (N) of the switch appliance, in order to measure the phase/neutral voltages of the power poles (P1, P2, P3).

12. Switch applicant according to Claim 10 or 11, characterized in that it comprises storage means (15) capable of storing an initial travel time (Ti) of the wear path of the contacts.

13. Switch appliance according to Claim 12, characterized in that the processing unit (10) calculates a measured travel time (Tu) of the wear path of the contacts (C1, C2, C3), and compares said measured time (Tu) with the stored initial travel time (Ti), to determine an indication relating to the wear of the pole contacts.

14. Switch appliance according to Claim 13, characterized in that the processing unit (10) and the storage means (15) are implanted in an integrated circuit of the switch appliance.

15. Switch appliance according to Claim 13, characterized in that it comprises communication means (18) linked to the processing unit (10) making it possible to transmit over a communication bus (B) an indication relating to the wear of the pole contacts.

16. Switch appliance according to Claim 13, characterized in that it comprises signalling means (17) linked to the processing unit (10) making it possible to display an indication relating to the wear of the pole contacts.

17. Switch appliance according to Claim 13, in which the processing unit (10) delivers a controlling command to the electromagnet (20), characterized in that the processing unit (10) is capable of servo-controlling the controlling command of the electromagnet (20) to an indication relating to the wear of the pole contacts.

Ansprüche

1. Verfahren zur Bestimmung der Abnutzung von Polkontakten (C1, C2, C3) in einem Schaltgerät, das einen oder mehrere Leistungspole aufweist, die mit Kontakten versehen sind, welche von einem Steuer-Elektromagnet (20) betätigt werden, dessen Bewegung zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung von einer Erregerspule (21) gesteuert wird, wobei die Abnutzung der Kontakte ausgehend von einer Durchlaufzeit (Tu) des Abnutzungshubs der Kontakte (C1, C2, C3) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlaufzeit (Tu) des Abnutzungshubs der Kontakte während einer Schließbewegung des Elektromagneten erarbeitet wird:

• durch Messung mindestens eines elektrischen Signals (Ip), das für den leitenden Zustand mindestens eines Leistungspols (P1, P2, P3) repräsentativ ist,

• durch Messung eines in der Spule (21) des Elektromagneten (20) fließenden Erregerstroms (Is),

• durch Berechnung der Zeitabweichung zwischen dem Schließzeitpunkt der Kontakte, der ausgehend von dem elektrischen Signal (Ip) bestimmt wird, und dem Zeitpunkt des Endes der Schließbewegung des Elektromagneten, der ausgehend von dem Erregerstrom (Is) bestimmt

wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt des Endes der Schließbewegung des Elektromagneten durch die Erfassung eines Minimums des Erregerstroms (Is) bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließzeitpunkt der Kontakte (C1, C2, C3) durch das Auftreten des elektrischen Signals (Ip) bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließzeitpunkt der Kontakte (C1, C2, C3) jedes Pols durch das Auftreten eines Hauptstroms (Ip) bestimmt wird, der in jedem Leistungspol (P1, P2, P3) des Schaltgeräts fließt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließzeitpunkt der Kontakte (C1, C2, C3) jedes Pols durch das Auftreten, hinter den Kontakten, einer Phasenleiter/Nullleiter-Spannung zwischen jedem Leistungspol (P1, P2, P3) und einem Nullpunkt (N) bestimmt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließzeitpunkt der Polkontakte (C1, C2, C3) durch das Auftreten, hinter den Kontakten, einer Phasenleiter/Phasenleiter-Spannung zwischen zwei Leistungspolen (P1, P2, P3) bestimmt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnutzung der Kontakte ausgehend von der Entwicklung der gemessenen Durchlaufzeit (Tu) des Abnutzungshubs der Kontakte bezüglich einer Anfangsdurchlaufzeit (Ti) des Abnutzungshubs der Kontakte bestimmt wird, die in Speichereinrichtungen (15) des Schaltgeräts gespeichert ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnutzung der Kontakte ausgehend vom Vergleich der gemessenen Durchlaufzeit (Tu) des Abnutzungshubs der Kontakte mit einer akzeptablen Mindestdurchlaufzeit (Tmini) des Abnutzungshubs der Kontakte bestimmt wird, die in Speichereinrichtungen (15) des Schaltgeräts gespeichert ist.

9. Schaltgerät, das einen oder mehrere Leistungspole (P1, P2, P3) aufweist, die mit Kontakten (C1, C2, C3) versehen sind, welche von einem Steuer-Elektromagnet (20) betätigt werden, dessen Bewegung von einer Erregerspule (21) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät aufweist:

• erste Messeinrichtungen (11, 12, 13, 11'), die mindestens ein Primärsignal (31, 32, 33, 31', 32', 33') liefern, das für den leitenden Zustand mindestens eines Leistungspols repräsentativ ist (P1,P2,P3),

• zweite Messeinrichtungen (14), die ein Sekundärsignal (34) liefern, das für einen Erregerstrom (Is) repräsentativ ist, der in der Spule (21) des Elektromagneten (20) fließt,

• eine Verarbeitungseinheit (10), die fähig ist, die Primärsignale (31, 32, 33, 31', 32', 33') und das Sekundärsignal (34) zu empfangen, was es ermöglicht, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.

10. Schaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Messeinrichtungen (11, 12, 13) in Reihe auf Stromleitungen (L1, L2, L3) des Schaltgeräts angeordnet sind, um die Hauptströme (Ip) zu messen, die in den Leistungspolen (P1, P2, P3) fließen.

11. Schaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Messeinrichtungen (11') zwischen hinteren Stromleitungen (L1, L2, L3) und einem Nullpunkt (N) des Schaltgeräts angeordnet sind, um die Phasenleiter/Nullleiter-Spannungen der Leistungspole (P1, P2, P3) zu messen.

12. Schaltgerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass es Speichereinrichtungen (15) aufweist, die fähig sind, eine Anfangsdurchlaufzeit (Ti) des Abnutzungshubs der Kontakte zu speichern.

13. Schaltgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (10) eine gemessene Durchlaufzeit (Tu) des Abnutzungshubs der Kontakte (C1, C2, C3) berechnet und die gemessene Zeit (Tu) mit der gespeicherten Anfangsdurchlaufzeit (Ti) vergleicht, um eine Information bezüglich der Abnutzung der Polkontakte zu bestimmen.

14. Schaltgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (10) und die Speichereinrichtungen (15) in einer integrierten Schaltung des Schaltgeräts angeordnet sind.

15. Schaltgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es Kommunikationseinrichtungen (18) aufweist, die mit der Verarbeitungseinheit (10) verbunden sind und es ermöglichen, auf einem Kommunikationsbus (B) eine Information bezüglich der Abnutzung der Polkontakte zu übertragen.

16. Schaltgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es Anzeigeeinrichtungen (17) aufweist, die mit der Verarbeitungseinheit (10) verbunden sind und es ermöglichen, eine Information bezüglich der Abnutzung der Polkontakte anzuzeigen.

17. Schaltgerät nach Anspruch 13, bei dem die Verarbeitungseinheit (10) einen Steuerbefehl an den Elektromagnet (20) liefert, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (10) fähig ist, den Steuerbefehl des Elektromagneten (20) einer Information bezüglich der Abnutzung der Polkontakte unterzuordnen.

Dessins