Commutateur de court-circuit à sécurité améliorée

Abstract

 Il s'agit d'un commutateur de court-circuit, destiné à court-circuiter un composant électronique (13), comportant :
au moins une paire de contacts électriques (2, 3) avec un contact fixe (2) et un contact mobile (3), le commutateur étant ouvert lorsque les contacts (2, 3) de la paire sont à distance et fermé lorsque les contacts (2, 3) sont en contact électrique,
une tige de manoeuvre (5) reliée au contact mobile (3),
un élément élastique (9) couplé à la tige de manoeuvre (5) pour la déplacer en translation lorsqu'il se détend, de manière à fermer le commutateur,
un élément de libération (7) couplé à la tige de manoeuvre pour la bloquer en translation le commutateur étant ouvert, et pour maintenir comprimé l'élément élastique (9),
un sectionneur pyrotechnique (12) pourvu d'un outil de coupe (12.1) pour sectionner l'élément de libération (7).

Description

DOMAINE TECHNIQUE

[0001] La présente invention est relative à un commutateur de court-circuit à sécurité améliorée. De tels commutateurs de court-circuit peuvent être utilisés notamment dans des équipements à courant continu à haute tension connus sous la dénomination anglaise de HVDC pour High Voltage Direct Current. Ces commutateurs de court-circuit sont qualifiés de rapides, par là on entend qu'ils peuvent se fermer en quelques millisecondes après que l'ordre a été donné.

[0002] Les équipements comportent une ligne de transmission et à ses deux extrémités un dispositif de conversion de type redresseur d'un côté et de type onduleur de l'autre. Ils sont insérés dans un système de transmission en courant alternatif. Pour transporter sur de longues distances des puissances très importantes, souvent supérieures à 1 000 MW, il est préférable pour des raisons technico-économiques d'adopter une liaison à courant continu au détriment d'une liaison à courant alternatif classique. Une des raisons en est qu'au-delà d'une certaine distance, 50 à 100 km environ pour des liaisons sous-marines, 500 à 1 000 km pour les lignes électriques aériennes, les chutes de tension le long d'une ligne alimentée en courant alternatif sont trop importantes pour permettre la transmission.

[0003] Généralement les redresseurs et onduleurs sont symétriques et réversibles de manière à pouvoir changer de rôle. Un dispositif de conversion est réalisé de nos jours avec comme composants électroniques, des interrupteurs de puissance à semi-conducteurs tels que des thyristors, des thyristors de type GTO, Gate Turn-Off thyristor, c'est-à-dire thyristor blocable par la gâchette, des thyristors de type IGCT, Integrated Gate-Commutated Thyristor, c'est-à-dire thyristor à gâchette commutée intégré, des transistors de type IGBT, Insulated Gate Bipolar Transitor, c'est-à dire transistor bipolaire à grille isolée.

[0004] Le commutateur de court-circuit est destiné à court-circuiter très rapidement un composant électronique. La raison en est que ce composant électronique prend un état ouvert lorsqu'il est défaillant. Dans cette application, le composant électronique est un interrupteur de puissance. La mise en court-circuit de l'interrupteur de puissance défaillant permet d'isoler ledit interrupteur de puissance d'autres interrupteurs de puissance qui sont branchés en série avec lui et d'éviter sa dégradation qui pourrait par exemple provoquer un incendie et une réaction en chaîne sur l'ensemble des composants du dispositif de conversion.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE

[0005] Ces commutateurs de court-circuit comportent généralement une enceinte à vide contenant une paire de contacts électriques avec un contact fixe par rapport à l'enceinte et un contact mobile par rapport au contact fixe. En position de repos, les contacts de la paire sont ouverts. L'apparition d'un défaut sur un des interrupteurs de puissance associé envoie une impulsion électrique sur un organe de manoeuvre du contact mobile pour le mettre en contact électrique avec le contact fixe.

[0006] Il existe des commutateurs de court-circuit qui utilisent des dispositifs de déclenchement du déplacement du contact mobile à bobine électromagnétique et d'autres de type pyrotechnique. Les commutateurs de court-circuit à dispositifs de déclenchement pyrotechnique sont plus rapides que ceux à bobine électromagnétique.

[0007] Un commutateur de court-circuit à déclenchement pyrotechnique est décrit par exemple dans la demande de brevet EP 1 514 287. Une enceinte à vide contient une paire de contacts électriques avec un contact fixe et un contact mobile par rapport au contact fixe. Le contact mobile est solidaire d'une tige de manoeuvre accessible depuis l'extérieur de l'enceinte, elle se prolonge par un tube qui est entouré par un ressort. Le ressort en position comprimée maintient le contact mobile éloigné du contact fixe. Le commutateur de court-circuit est en position ouverte.

[0008] Le tube loge une cartouche explosive. Pour actionner le commutateur de court-circuit, on fait exploser la cartouche explosive et l'explosion brise le tube en morceaux, le ressort se détend et entraîne en translation la tige de manoeuvre de telle sorte que le contact mobile vienne en contact électrique avec le contact fixe. Le commutateur de court-circuit se ferme. Lors de l'explosion, des débris du tube peuvent endommager le ressort et même l'enveloppe à vide. Le commutateur de court-circuit risque alors d'être détérioré et de ne plus se fermer. Un tel commutateur de court-circuit manque de fiabilité et nécessite de la maintenance très onéreuse. De plus, ce commutateur de court-circuit présente des risques pour un opérateur ainsi que pour le circuit électrique contenant les composants électroniques à court-circuiter. De ce fait, des contraintes additionnelles sont ajoutées lors de la manipulation, du transport ou de la commercialisation du commutateur de court-circuit.

[0009] Un autre commutateur de court-circuit à déclenchement pyrotechnique est décrit dans la demande de brevet WO 2007/095873. Dans une première configuration présentée dans ce document, le commutateur de court-circuit comporte une paire de contacts électriques avec un contact fixe par rapport à un support et un contact mobile par rapport au contact fixe. Le contact mobile est solidaire d'une tige de manoeuvre, cette tige de manoeuvre coulisse dans un tube fixe par rapport au support et un ressort est logé au fond du tube. La tige de manoeuvre est munie d'une encoche. Un pointeau vient se loger dans l'encoche et bloque la tige de manoeuvre en translation, le ressort étant comprimé. Les contacts électriques sont ouverts dans cette position bloquée en translation de la tige de manoeuvre, le commutateur de court-circuit est ouvert. Le pointeau est relié à une cartouche propulsive placée dans une enceinte étanche. Lors de l'explosion de la cartouche propulsive, le pointeau recule et se libère de la tige de manoeuvre. Elle n'est plus bloquée en translation. Le ressort se détend et la détente du ressort entraîne la tige de manoeuvre en translation de manière à ce que le contact mobile vienne en contact électrique avec le contact fixe. Dans une autre configuration, plus simple, la cartouche propulsive au lieu d'entraîner en translation un pointeau, entraîne directement en translation la tige de manoeuvre dont l'extrémité libre forme le contact mobile. Avant l'explosion de la cartouche propulsive, la tige de manoeuvre est à distance du contact fixe et après l'explosion elle vient en contact électrique avec elle.

[0010] Un inconvénient de la première configuration est qu'elle est extrêmement sensible aux vibrations. En cas de vibrations importantes, le pointeau peut échapper de l'encoche et la commutation du commutateur de court-circuit de la position ouverte à la position fermée peut se faire de manière non voulue. Dans la seconde configuration, des conditions climatiques particulières peuvent faire que la tige de manoeuvre se décale un peu ou se rétracte et que son extrémité libre ne fasse plus un contact électrique correct ou pas de contact électrique du tout avec le contact fixe. Lors du passage du courant électrique de court-circuit entre la tige de manoeuvre et le contact fixe, une force de répulsion apparaît entre la tige de manoeuvre et le contact fixe. La force de répulsion peut être de quelques kilo Newtons avec des courants électriques de court-circuit de plusieurs kilo ampères.

EXPOSÉ DE L'INVENTION

[0011] La présente invention a justement comme but de proposer un commutateur de court-circuit qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci dessus. Plus particulièrement, la présente invention propose un commutateur de court-circuit qui est plus fiable et plus sûr que les commutateurs de court-circuit de l'art antérieur.

[0012] Un but de l'invention est en particulier de proposer un commutateur de court-circuit dont la maintenance est simple, les éléments à changer après l'explosion ne concernent pas la paire de contacts électriques.

[0013] Pour atteindre ces buts, l'invention propose de sectionner un élément de libération qui maintient bloquée en translation une tige de manoeuvre d'un contact mobile, ce dernier étant à distance d'un contact fixe du commutateur de court-circuit, le sectionnement rendant libre le mouvement de la tige de manoeuvre et déclenchant l'extension d'un élément élastique destiné à manoeuvrer en translation la tige de manoeuvre pour que le contact mobile vienne en contact électrique avec le contact fixe.

[0014] Plus précisément, l'invention est un commutateur de court-circuit, destiné à court-circuiter un composant électronique comportant au moins une paire de contacts électriques avec un contact fixe et un contact mobile par rapport au contact fixe, le commutateur étant ouvert lorsque les contacts de la paire sont à distance et fermé lorsque les contacts sont en contact électrique. Il comporte également une tige de manoeuvre reliée au contact mobile, un élément élastique couplé à la tige de manoeuvre pour la déplacer en translation lorsqu'il se détend de manière à fermer le commutateur, un élément de libération monté entre la tige de manoeuvre et un point de fixation fixe par rapport au contact fixe, pour bloquer en translation la tige de manoeuvre, le commutateur étant ouvert, et pour maintenir comprimé l'élément élastique. Il comporte en outre un sectionneur pyrotechnique pourvu d'un outil de coupe pour sectionner l'élément de libération, l'outil de coupe étant apte à se déplacer en translation d'un état rétracté à un état détendu lorsque le sectionneur pyrotechnique est mis à feu. Le sectionnement entraîne le déblocage de la tige de manoeuvre, la détente de l'élément élastique, le déplacement en translation de la tige de manoeuvre et la fermeture du commutateur.

[0015] L'élément de libération est interchangeable et est monté de manière amovible entre la tige de manoeuvre et le point de fixation.

[0016] L'élément de libération peut être un câble, une tige ou un fil.

[0017] L'élément de libération possède un axe principal, le déplacement de l'outil de coupe se fait de préférence sensiblement perpendiculairement à l'axe principal de l'élément de libération de manière à améliorer l'efficacité du sectionnement.

[0018] L'élément élastique peut être un ressort qui entoure la tige de manoeuvre, le ressort ayant une extrémité venant en butée contre une butée fixe par rapport au contact fixe et dont l'autre extrémité est couplée à la tige de manoeuvre.

[0019] Pour simplifier le montage, la butée peut servir de support au sectionneur pyrotechnique.

[0020] Le commutateur de court-circuit peut comporter une enceinte à vide dans laquelle est placée la paire de contacts électriques, le contact fixe étant solidaire de l'enceinte, la tige de manoeuvre étant accessible depuis l'extérieur de l'enceinte à vide.

[0021] Pour que le sectionnement ne risque pas d'endommager ni l'enceinte à vide, ni l'élément élastique, l'élément élastique est situé entre l'enceinte à vide et l'élément de libération.

[0022] L'élément de libération comporte une zone de sectionnement, l'élément élastique est décalé le long de l'axe principal de l'élément de libération par rapport à la zone de sectionnement, ainsi l'élément élastique ne risque pas d'être endommagé lors du sectionnement.

[0023] Le sectionneur pyrotechnique comporte de préférence, dans un corps tubulaire, une enclume, l'outil de coupe, une cartouche propulsive destinée à manoeuvrer l'outil de coupe vers l'enclume lorsqu'elle est mise à feu, le corps étant pourvu d'une lumière pour y engager l'élément de libération, la lumière se trouvant entre l'enclume et l'outil de coupe en position rétractée.

[0024] La présente invention concerne également un circuit électrique comportant plusieurs composants électroniques montés en série, chacun des composants ayant deux bornes et étant associé à un commutateur de court-circuit ainsi caractérisé, la paire de contacts électriques du commutateur de court-circuit étant connectée en parallèle aux bornes du composant électronique. Le circuit comporte de plus des moyens pour détecter une défaillance du composant électronique et pour déclencher la mise à feu du sectionneur pyrotechnique du commutateur de court-circuit associé en cas de défaillance.

[0025] Le circuit électrique est avantageusement de type onduleur ou redresseur, les composants électroniques étant des interrupteurs de puissance à semi-conducteurs.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS

[0026] La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :

les figures 1A, 1B montrent respectivement en position ouverte et fermée un commutateur de court-circuit selon l'invention ;

les figures 2A, 2B montrent un sectionneur pyrotechnique utilisé dans le commutateur de court-circuit selon l'invention respectivement en position de repos et après mise à feu ;

la figure 3 montre un commutateur de court-circuit selon l'invention en position ouverte monté aux bornes d'un composant électronique ;

la figure 4 montre un circuit électrique selon l'invention dont les composants électroniques sont équipés chacun d'un commutateur de court-circuit selon l'invention.

[0027] Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures décrites ci-après portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.

[0028] Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS

[0029] On va se référer aux figures 1A, 1B qui montrent un exemple de commutateur de court-circuit respectivement dans une position ouverte et dans une position fermée. Le commutateur de court-circuit comporte au moins une paire de contacts électriques 2, 3 avec un contact fixe 2 et un contact mobile 3 par rapport au contact fixe 2. Les contacts électriques 2, 3 peuvent être logés dans une enceinte à vide 4 lorsque les niveaux de tension le requièrent. Dans ce cas, le contact fixe 2 est solidaire de l'enceinte à vide 4. Sur ces figures, on n'a pas représenté de composant électronique que le commutateur de court-circuit selon l'invention est destiné à court-circuiter. Le commutateur de court-circuit selon l'invention peut prendre une position ouverte dans laquelle les contacts électriques 2, 3 sont disjoints et une position fermée dans laquelle les contacts électriques 2, 3 sont en contact électrique l'un avec l'autre.

[0030] Le contact mobile 2 se prolonge par une tige de manoeuvre 5 accessible depuis l'extérieur de l'enceinte à vide 4, dans la configuration où il y a une enceinte à vide 4. La tige de manoeuvre 5 s'étend selon un axe XX'. L'enceinte à vide 4 peut être équipée de moyens d'étanchéité 6 dans une zone où la tige de manoeuvre sort de l'enceinte 4. La tige de manoeuvre 5 est reliée, de manière amovible à une extrémité d'un élément de libération 7, cet élément de libération 7 ayant une autre extrémité reliée, de manière amovible, à un point de fixation 8 fixe par rapport au contact fixe 2. L'élément de libération 7 est construit autour d'un axe principal qui est confondu avec l'axe XX' de la tige de manoeuvre 5. Un élément élastique 9 est couplé à la tige de manoeuvre 5. Il peut s'agir d'un ressort qui entoure la tige de manoeuvre 5. L'élément élastique 9 est de préférence plus proche de l'élément de libération 7 qu'il ne l'est du contact mobile 3. Il se trouve à l'extérieur de l'enceinte à vide 4.

[0031] L'élément de libération 7 coopère à ses deux extrémités avec des moyens de fixation détachables 10 répartis d'une part sur l'élément de libération 7 et d'autre part d'un côté au point de fixation 8 et de l'autre côté sur la tige de manoeuvre 5. Les moyens de fixation 10 peuvent comprendre au niveau de l'élément de libération 7, une ouverture 10.1 par exemple un oeillet.

[0032] Ils peuvent comprendre au niveau du point de fixation 8 et de la tige de manoeuvre 5 une pièce sensiblement en U 10.2 ayant deux branches munies chacune d'au moins une ouverture 10.3, deux ouvertures sur des branches différentes étant en regard, les deux ouvertures 10.3 devant accueillir une goupille 10.4, l'ouverture 10.1 venant se loger entre les deux bras de la pièce en U 10.2 et étant traversé par la goupille 10.4. Les moyens de fixation 10 sont aisément détachables, ils permettent de changer aisément d'élément de libération 7 lorsque ce dernier à été sectionné.

[0033] L'élément élastique 5 peut être un ressort. L'élément élastique 5 a une extrémité reliée à la tige de manoeuvre 5, du côté du contact mobile 2 et l'autre extrémité, située du côté de l'élément de libération 7, qui vient en butée contre une butée 11 fixe par rapport au contact fixe 2. L'élément élastique 9 peut prendre un état comprimé dans lequel il emmagasine de l'énergie et un état détendu. Lorsque l'élément de libération 7 est monté entre le point de fixation 8 et la tige de manoeuvre 5, l'élément élastique 9 est dans son état comprimé. L'élément de libération 7 maintient l'élément élastique 9 dans son état comprimé.

[0034] Le commutateur de court-circuit comporte en outre un sectionneur pyrotechnique 12 destiné à sectionner l'élément de libération 7. Il comporte un outil de coupe 12.1 manoeuvré par une cartouche propulsive 12.2. Des détails du sectionneur pyrotechnique 12 sont montrés sur les figures 2A, 2B. Le sectionneur pyrotechnique 12 peut prendre également deux états, dans le premier dit au repos, l'outil de coupe 12.1 est rétracté, sans contact avec l'élément de libération 7. Dans l'autre état dit percuté, l'outil de coupe 12.1 est en extension. Le sectionneur pyrotechnique 12 a été actionné, il a déplacé l'outil de coupe 12.1 en translation jusqu'à atteindre l'élément de libération 7 et le sectionner.

[0035] Dans la configuration de la figure 1A, comme on l'a déjà dit, le contact mobile 3 est éloigné du contact fixe 2, l'élément élastique 9 est comprimé, le sectionneur pyrotechnique 12 est au repos, l'outil de coupe 12.1 est rétracté, l'élément de libération 7 est entier, il n'a pas été cisaillé. Le commutateur de court-circuit est ouvert.

[0036] Dans la configuration de la figure 1B, le contact mobile 3 est en contact électrique avec le contact fixe 2, l'élément élastique 9 est en extension, le sectionneur pyrotechnique 12 a été mis à feu et l'outil de coupe 12.1 est passé en extension, il a percuté l'élément de libération 7 au niveau d'une zone de sectionnement 7.1. Il a sectionné l'élément de libération 7. L'élément de libération 7 même sectionné reste solidaire d'une part du point de fixation 8 et d'autre part de la tige de manoeuvre 5 du contact mobile 3. La tige de manoeuvre 5 a pénétré un peu plus dans l'enceinte à vide 4 et le contact mobile 3 est en contact électrique avec le contact fixe 2, fermant ainsi le commutateur de court-circuit selon l'invention. L'élément élastique est décalé, le long de l'axe XX' par rapport à la zone de sectionnement 7.1.

[0037] On va maintenant, en se référant aux figures 2A, 2B, détailler la structure du sectionneur pyrotechnique 12. Un tel sectionneur pyrotechnique 12 est un produit vendu dans le commerce.

[0038] Il comporte un corps tubulaire 12.3 contenant depuis une extrémité une cartouche propulsive 12.2 couplée à un outil de coupe 12.1 et en terminaison à l'autre extrémité une enclume 12.4. La cartouche propulsive 12.2 est apte à être mise à feu par une impulsion électrique. Des conducteurs permettant l'amenée de l'impulsion électrique sont référencés 12.5. Lors de la mise à feu de la cartouche propulsive 12.2, l'outil de coupe 12.1 est animé d'un mouvement de translation visant à le rapprocher de l'enclume 12.4 et donc de l'élément de libération 7. En effet, le corps tubulaire 12.3 est pourvu d'une lumière 12.6 permettant la mise en place de l'élément de libération 7 que l'on veut sectionner. La lumière 12.6 se trouve à proximité de l'enclume 12.4, ce qui fait que lors de la mise à feu du sectionneur pyrotechnique 12, l'élément de libération 7 sera pris entre l'enclume 12.4 et l'outil de coupe 12.1. Lorsque l'on met à feu la cartouche propulsive 12.2, l'outil de coupe 12.1 passe d'une position rétractée à une position en extension, dans laquelle il se rapproche de l'enclume 12.4 et sectionne l'élément de libération 7 qu'il trouve sur son trajet vers l'enclume 12.4. Le sectionnement se fait au niveau d'une portion 7.1 de l'élément de libération 7 mise en place dans la lumière 12.6. Cette portion 7.1 de l'élément de libération 7 vient se caler contre l'enclume 12.4. L'élément de libération 7 peut être une tige ou avantageusement un câble ou même un fil métallique. Le sectionneur pyrotechnique 12 est fixe par rapport au contact fixe 2.

[0039] La butée 11 peut servir de support au sectionneur pyrotechnique 12. Il est possible en outre que la butée 11 prenne la forme d'une paroi de protection de l'élément élastique 9, de la tige de manoeuvre 5, de l'enceinte à vide 4, si elle existe, contre d'éventuels débris provenant de l'élément de libération 7 lorsqu'il a été sectionné. Elle est représentée sensiblement normale à la direction de déplacement de la tige de manoeuvre 5. D'ailleurs, elle possède un trou 11.1 et l'ensemble tige de manoeuvre 5, élément de libération 7 passe à travers ce trou 11.1.

[0040] On va maintenant étudier le processus pour passer de la configuration de la figure 1A à celle de la figure 1B. Lorsque le sectionneur pyrotechnique 12 reçoit une impulsion électrique de mise à feu indiquant que le composant électronique (non représenté) qu'il doit court-circuiter est défaillant, la cartouche propulsive 12.2 explose et propulse l'outil de coupe 12.1 en translation vers l'enclume 12.4. L'outil de coupe 12.1 sur son trajet rencontre l'élément de libération 7. Il le sectionne. L'outil de coupe 12.1 se déplace sensiblement perpendiculairement à l'axe principal de l'élément de libération 7.

[0041] Une fois l'élément de libération 7 sectionné, la tige de manoeuvre 5 est libre en translation et l'élément élastique 9 n'est plus maintenu en compression. L'élément élastique 9 se détend et cède de l'énergie à la tige de manoeuvre 5. Ici les effets de la gravité ne sont pas exploitables. L'orientation du commutateur de court-circuit n'a pas d'importance. La détente de l'élément élastique lui confère une vitesse bien plus importante que celle qu'elle aurait en l'absence d'élément élastique. La vitesse de fermeture est avantageusement supérieure ou égale à environ 1,2 m/s.

[0042] Le contact mobile 3 vient en contact électrique avec le contact fixe 2. Le commutateur de court-circuit se ferme. La direction de déplacement du contact mobile 3 se fait sensiblement selon l'axe XX' de la tige de manoeuvre 5.

[0043] On se réfère à la figure 3 qui montre schématiquement le commutateur de court-circuit selon l'invention coopérant avec un composant électronique 13 qu'il doit court-circuiter. Ce dernier comporte deux bornes 13.1, 13.2. Le contact fixe 2 est relié électriquement à l'une des bornes, référencée 13.1 du composant électronique 13 et le contact mobile 3 à l'autre borne 13.2. Le commutateur de court-circuit est monté en parallèle avec le composant électronique 13. En position fermée, le commutateur de court-circuit court-circuite le composant électronique.

[0044] Pour réarmer le commutateur de court-circuit selon l'invention, une fois qu'il est passé de l'état ouvert à l'état fermé comme illustré sur les figures 1A et 1B, il suffit de retirer le sectionneur pyrotechnique 12 et de le remplacer par un neuf et d'ôter les morceaux de l'élément de libération 7 sectionné qui restent solidaire d'une part du point de fixation 8 et d'autre part de la tige de manoeuvre 5 et de les remplacer par un élément de libération 7 neuf. Les moyens de fixation 10 de l'élément de libération 7 sont aisément démontables et remontables, par exemple en ôtant la goupille 10.4. Ce réarmement peut se faire de manière particulièrement aisée. Les pièces sur lesquelles on intervient sont faciles d'accès.

[0045] Les coûts de maintenance sont modérés car ces pièces sont peu onéreuses. Les pièces à changer ne touchent pas les contacts électriques 2, 3 du commutateur de court-circuit, ils peuvent rester sous vide dans l'enceinte à vide 4. L'enceinte à vide 4 contenant les contacts électriques 2, 3, elle ne risque pas d'être détériorée par la mise à feu du sectionneur pyrotechnique 12. Elle en est éloignée d'une part, et d'autre part, l'explosion de la cartouche propulsive 12.2 se fait dans un endroit confiné, à l'intérieur du corps 12.3 du sectionneur pyrotechnique 12. Il n'y a pas de risque de pollution dû à des éclats formés lors de l'explosion de la cartouche propulsive 12.2.

[0046] Un tel commutateur de court-circuit n'est pas aussi sensible aux vibrations que celui de l'art antérieur décrit dans la demande de brevet WO 2007/095873. Il ne peut se déclencher de façon involontaire en cas de vibration. La libération du contact mobile pour qu'il vienne en contact avec le contact fixe ne peut se faire de manière involontaire. On choisit le matériau de l'élément de libération 7 pour que le sectionnement se fasse de manière nette, sans débris, ce qui réduit les risques de projection et ne fait pas prendre de risque à un utilisateur. Mais ce qui compte principalement, c'est sa solidité qui doit être suffisante pour qu'en position ouverte, un espace minimum soit maintenu entre le contact fixe 2 et le contact mobile 3, l'élément élastique 9 étant dans l'état comprimé. Cet espace minimum dépend de la tension aux bornes des deux contacts 2, 3. Typiquement, pour une tension de 12,5 kV, un espace de l'ordre de 4 mm doit exister.

[0047] L'élément de libération 7 peut être métallique par exemple, en acier. Mais il est bien entendu que d'autres matériaux non métalliques peuvent convenir s'ils ont les propriétés de robustesse requises.

[0048] Il a une forme allongée et peut être formé d'une tige, d'un câble, d'un fil par exemple.

[0049] Le sectionneur pyrotechnique 12 peut être installé seulement lorsque le branchement du commutateur de court-circuit est fait aux bornes du composant électronique. Le transport et l'installation du commutateur de court-circuit peuvent se faire en l'absence de la cartouche propulsive. Le commutateur de court-circuit est sûr et conserve son intégrité avant, pendant et après la commutation.

[0050] Par rapport aux commutateurs de court-circuit dans lesquels la commutation est initiée de manière électromagnétique, le commutateur de court-circuit objet de l'invention, comporte un nombre de pièces réduit de manière significative et donc possède un coût moindre. La réduction du nombre de pièces augmente la sécurité du commutateur. Par contre, il faut changer les pièces usagées après commutation comme on l'a déjà évoqué.

[0051] On a représenté sur la figure 4 un circuit électrique 100 avec des composants électroniques 13 équipés chacun d'un commutateur de court-circuit 101 selon l'invention. Dans l'exemple décrit, le circuit électrique 100 est un dispositif de conversion de courant électrique représenté de façon partielle. Il comporte plusieurs branches B1, B2, B3... comprenant chacune plusieurs composants électroniques 13 à court-circuiter montés en série, les branches B1, B2, B3.....étant montées en parallèles. Un commutateur de court-circuit 101 est associé à chacun des composants électroniques 13. Chaque composant électronique 13 à court-circuiter peut être monté avec d'autres composants électroniques (non représentés) pour former un module 104 (illustré sur la figure 4 par un rectangle en traits pleins). Ces autres composants, par exemple des diodes des condensateurs, des transistors bipolaires, s'ils sont en défaut se mettent dans un état fermé et laissent passer du courant. Ces autres composants n'ont pas besoin d'être associés à un commutateur de court-circuit selon l'invention.

[0052] Le commutateur de court-circuit 101 est monté en parallèle avec le composant électronique 13 associé et se trouve entre l'entrée et la sortie du module 104. On a représenté des moyens 102 pour détecter une défaillance d'un des composants électroniques 13 et pour déclencher la mise à feu du sectionneur pyrotechnique du commutateur de court-circuit 101 associé en cas de défaillance. On a fait cela au niveau d'un seul des composants électroniques 13 dans un souci de clarté, mais bien entendu chacun des composants électroniques 13 est associé à de tels moyens 102. La commutation d'un commutateur de court-circuit 101 pour le fermer permet une circulation du courant dans la branche B1, B2, B3 dans laquelle se trouve le composant électronique 13 défaillant sans passer par ce composant électronique 13 défaillant. Le conducteur 103 se terminant par un triangle est un conducteur de mise à un potentiel de référence du module 104. Il est relié à l'une des bornes du composant électronique 13 et à un contact du commutateur de court-circuit 101, la borne mise à la masse du composant électronique 13 est reliée au contact mis à la masse du commutateur de court-circuit.

[0053] Les moyens 102 pour détecter une défaillance peuvent comporter un dispositif de détection de défaut ultra-rapide qui suite à une défaillance du composant électronique 13 commande la mise à feu du sectionneur pyrotechnique conduisant au court-circuit du composant électronique défectueux. La défaillance du composant électronique entraîne sa mise dans un état ouvert. Si l'on ne prévoyait pas de commutateur de court-circuit cet état ouvert empêcherait le passage de courant dans la branche dans laquelle se trouve le composant électronique défaillant. Le commutateur de court-circuit selon l'invention rétablit le passage du courant dans cette branche.

[0054] Dans l'application décrite d'un circuit de conversion de courant de type redresseur ou onduleur, les composants électroniques 13 sont des interrupteurs de puissance à semi-conducteurs tels que par exemple des thyristors, des thyristors de type GTO, des thyristors de type IGCT, des transistors de type IGBT.

[0055] Bien que plusieurs modes de réalisation de la présente invention aient été décrits de façon détaillée, on comprendra que différents changements et modifications puissent être apportés sans sortir du cadre de l'invention.

Revendications

1. Commutateur de court-circuit, destiné à court-circuiter un composant électronique (13), comportant :

au moins une paire de contacts électriques (2, 3) avec un contact fixe (2) et un contact mobile (3) par rapport au contact fixe (2), le commutateur étant ouvert lorsque les contacts (2, 3) de la paire sont à distance et fermé lorsque les contacts (2, 3) sont en contact électrique,

une tige de manoeuvre (5) reliée au contact mobile (3),

un élément élastique (9) couplé à la tige de manoeuvre (5) pour la déplacer en translation lorsqu'il se détend de manière à fermer le commutateur,

un élément de libération (7) monté entre la tige de manoeuvre (5) et un point de fixation (8) fixe par rapport au contact fixe (2), pour bloquer en translation la tige de manoeuvre (5), le commutateur étant ouvert, et pour maintenir comprimé l'élément élastique (9), caractérisé en ce qu'il comporte en outre un sectionneur pyrotechnique (12) pourvu d'un outil de coupe (12.1) pour sectionner l'élément de libération (7), l'outil de coupe (12.1) étant apte se déplacer en translation d'un état rétracté à un état détendu lorsque le sectionneur pyrotechnique (12) est mis à feu, le sectionnement entraînant le déblocage de la tige de manoeuvre (5), la détente de l'élément élastique (9), le déplacement en translation de la tige de manoeuvre (5) et la fermeture du commutateur.

2. Commutateur de court-circuit selon la revendication 1, dans lequel l'élément de libération (7) est interchangeable et est monté de manière amovible entre la tige de manoeuvre (5) et le point de fixation (8).

3. Commutateur de court-circuit selon la revendication 2, dans lequel l'élément de libération (7) est un câble, une tige ou un fil.

4. Commutateur de court-circuit selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément de libération (7) possède un axe principal (XX'), le déplacement de l'outil de coupe (12.1) se faisant sensiblement perpendiculairement à l'axe principal de l'élément de libération (7).

5. Commutateur de court-circuit selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément élastique (9) est un ressort qui entoure la tige de manoeuvre (5), le ressort ayant une extrémité venant en butée contre une butée fixe (11) par rapport au contact fixe (3) et dont l'autre extrémité est couplée à la tige de manoeuvre (5).

6. Commutateur de court-circuit selon la revendication 5, dans lequel la butée (11) sert de support au sectionneur pyrotechnique (12).

7. Commutateur de court-circuit selon l'une des revendications précédentes, comportant une enceinte à vide (4) dans laquelle est placée la paire de contacts électriques (2, 3), le contact fixe (2) étant solidaire de l'enceinte (4), la tige de manoeuvre (5) étant accessible depuis l'extérieur de l'enceinte à vide (4).

8. Commutateur de court-circuit selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'élément élastique (9) est situé entre l'enceinte à vide (4) et l'élément de libération (7).

9. Commutateur de court-circuit selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément de libération (7) possède un axe principal (XX') et une zone de sectionnement (7.1), l'élément élastique (9) étant décalé le long de l'axe principal (XX') de la zone de sectionnement (7.1).

10. Commutateur de court-circuit selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le sectionneur pyrotechnique (12) comporte, dans un corps tubulaire (12.3), une enclume (12.4), l'outil de coupe (12.1), une cartouche propulsive (12.2) destinée à manoeuvrer l'outil de coupe (12.1) vers l'enclume (12.4) lorsqu'elle est mise à feu, le corps (12.3) étant pourvu d'une lumière (12.6) pour y engager l'élément de libération (7), la lumière (12.6) se trouvant entre l'enclume (12.4) et l'outil de coupe (12.1) en position rétractée.

11. Circuit électrique comportant plusieurs composants électroniques (13) montés en série, chacun des composants (13) ayant deux bornes (13.1, 13.2), caractérisé en ce que chacun des composants électroniques (13) est associé à un commutateur de court-circuit selon l'une des revendications précédentes 1 à 10, la paire de contacts électriques (2, 3) du commutateur de court-circuit étant connectée en parallèle aux bornes (13.1, 13.2) du composant électronique (13) et en ce qu'il comporte de plus des moyens (102) pour détecter une défaillance du composant électronique (13) et pour déclencher la mise à feu du sectionneur pyrotechnique (12) du commutateur de court-circuit associé en cas de défaillance.

12. Circuit électrique selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il est de type onduleur ou redresseur, les composants électroniques étant des interrupteurs de puissance à semi-conducteurs.

Dessins