FR2990322A1 - DEVICE AND METHOD FOR DETECTING THE BEGINNING OF AN ELECTRIC ARC - Google Patents

Abstract

Dispositif et procédé pour détecter l'amorçage d'un arc électrique à l'aide d'un conducteur électrique (14) sur une carte de circuit imprimé (CCI) (10), qui fournit de l'électricité d'une source extérieure d'alimentation électrique à des composants électriques (13) sur la CCI (10) en détectant un valeur indiquant la vitesse de changement du courant passant dans le conducteur électrique (14). Le dispositif et le procédé peuvent servir à détecter des amorçages d'arcs aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur de la CCI (10).Apparatus and method for detecting the initiation of an electric arc by means of an electrical conductor (14) on a printed circuit board (PCB) (10), which provides electricity from an external source of electricity supplying electrical components (13) to the PCB (10) by detecting a value indicative of the rate of change of the current flowing in the electrical conductor (14). The device and method can be used to detect arcing of arches both inside and outside the ICC (10).

Description

Dispositif et procédé pour détecter l'amorçage d'un arc électrique L'invention concerne la détection de l'amorçage des arcs électrique. Les circuits électriques tels que ceux employés dans les systèmes de vol des aéronefs peuvent utiliser des tensions relativement hautes et sont aptes à fournir des courants de forte intensité. Des incidents électriques tels que l'amorçage d'un arc peuvent y survenir et permettent ordinairement à un courant de traverser un milieu conducteur ou de sauter d'un conducteur à un autre en franchissant un milieu non-conducteur. Il importe de pouvoir détecter de tels amorçages d'arcs électriques car, s'ils ne sont pas rapidement détectés, des arcs risquent de provoquer des courts-circuits, des anomalies de fonctionnement et d'autres problèmes dans les équipements alimentés par les circuits électriques. L'invention a donc pour objet, selon une première forme de réalisation, une carte de circuit imprimé (CCI) comportant une pluralité de composants électriques, un conducteur électrique conçu pour se connecter à une source d'électricité extérieure à la CCI et fournir de l'électricité à la pluralité de composants électriques, et un détecteur d'amorçage d'arc comprenant un premier transformateur sec situé à proximité du conducteur électrique et produisant une tension de sortie, notée Vout, proportionnelle à la vitesse de changement du courant, notée dI/dt, passant dans le conducteur d'électricité. L'invention a également pour objet, selon une autre forme de réalisation, un procédé de détection d'amorçage d'arc dans un conducteur électrique sur une CCI comportant la détection d'une valeur indiquant la vitesse de changement du courant passant dans le conducteur d'électricité, à l'aide d'un transformateur sec situé sur la carte de circuit imprimé, et la détermination d'un état d'amorçage d'arc d'après la valeur détectée. L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : - les figures 1 et 2 sont des illustrations schématiques d'une CCI selon une forme de réalisation de l'invention ; - la figure 2A est une illustration schématique d'exemples de bobines utilisables avec la CCI de la Figure 1 ; - la figure 2B est une vue schématique simplifiée équivalente de la Figure 2A permettant l'évaluation des paramètres de couplage électromagnétique de la bobine ; - la figure 3 est une vue schématique d'un exemple de configuration de circuit de test selon une forme de réalisation de l'invention ; et - la figure 4A représente un tracé du courant passant par un amorçage d'arc série dans le circuit illustré sur la Figure 3 et la Figure 4B représente un tracé de la réponse de la tension de sortie amplifiée d'une bobine sèche. Des formes de réalisation de l'invention impliquent l'utilisation d'un transformateur sec, créé sur une CCI, pour détecter la grande vitesse du changement du courant (dI/dt), qui peut être créée dans des réseaux d'alimentation en électricité de l' aéronef, à titre d'exemple nullement limitatif pendant des phénomènes d'amorçage d'arc parallèles. Dans des systèmes de détection d'amorçage d'arc selon la technique antérieure, on a utilisé des différenciateurs matériels à résistance-condensateur qui ont servi à déterminer dI/dt à partir de circuits de mesure de l'intensité de sortie d'un régulateur de puissance à semi-conducteur (SSPC). Les SSPC sont ordinairement conçus pour lire environ 600 % de leur intensité nominale afin de fonctionner dans leur environnement prévu. Les amorçages d'arcs créent, à de hautes tensions, des perturbations de courant de l'ordre de seulement 5 % de l'intensité nominale. Ainsi, la perturbation due à un amorçage d'arc peut être difficile à séparer du bruit général du circuit. Souvent, les SSPC utilisent des résistances en dérivation comme moyen pour mesurer le courant passant par leurs bornes et les dimensions des résistances en dérivation sont établies en fonction de l'amplitude indiquée plus haut, ce qui signifie que le rapport signal/bruit disponible pour la détection d'amorçage d'arc est limité. Les résistances en dérivation fonctionnement bien dans des applications aux basses tensions, mais, à mesure que la tension augmente, perdent l'aptitude à distinguer la perturbation due à un amorçage d'arc d'avec le bruit général du circuit. On peut illustrer cette difficulté en considérant des exemples spécifiques. Dans des systèmes à haute tension, le changement de l'intensité de sortie dû à un amorçage d'arc série vient à diminuer suivant l'équation : deltaI = (VARC) /VLIGNE) * ICHARGE (1) dans laquelle deltaI désigne le changement d'intensité, VARC la tension résultant d'un amorçage d'arc, VLIGNE la tension d'alimentation et ICHARGE le courant circulant à travers la charge. Dans l'environnement envisagé, un phénomène d'amorçage d'arc typique provoque un signal de 20 volts. Dans un système à courant continu de 28 volts, la réduction de l'intensité pendant un phénomène d'amorçage d'arc série de 20 volts donne la relation suivante : deltaI / ICHARGE = 20 / 28 = 0,711 = 71,4 %. The invention relates to the detection of the initiation of electric arcs. Electrical circuits such as those used in aircraft flight systems can use relatively high voltages and are able to provide high currents. Electrical incidents such as arcing can occur and usually allow a current to flow through a conductive medium or jump from one conductor to another crossing a non-conductive medium. It is important to be able to detect such arcing because, if not detected quickly, arcing may cause short circuits, malfunctions and other problems in the equipment supplied by the electrical circuits. . The invention therefore has, according to a first embodiment, a printed circuit board (CCI) comprising a plurality of electrical components, an electrical conductor designed to connect to a source of electricity outside the CCI and provide the electricity to the plurality of electrical components, and an arc ignition detector comprising a first dry transformer located near the electrical conductor and producing an output voltage, denoted Vout, proportional to the rate of change of the current, noted dI / dt, passing into the electricity conductor. Another object of the invention is, according to another embodiment, a method of detecting an arc striking in an electrical conductor on a PCB comprising the detection of a value indicating the speed of change of the current flowing in the conductor. of electricity, using a dry transformer on the printed circuit board, and determining an arcing state according to the detected value. The invention will be better understood from the detailed study of some embodiments taken by way of non-limiting examples and illustrated by the appended drawings in which: FIGS. 1 and 2 are diagrammatic illustrations of a CCI in a form embodiment of the invention; Figure 2A is a schematic illustration of exemplary coils usable with the CCI of Figure 1; FIG. 2B is an equivalent simplified schematic view of FIG. 2A allowing evaluation of the electromagnetic coupling parameters of the coil; FIG. 3 is a schematic view of an exemplary test circuit configuration according to one embodiment of the invention; and FIG. 4A shows a plot of the current passing through a series arc ignition in the circuit illustrated in FIG. 3 and FIG. 4B shows a plot of the response of the amplified output voltage of a dry coil. Embodiments of the invention involve the use of a dry transformer, created on a CCI, to detect the high rate of change of current (dI / dt), which can be created in power supply networks. of the aircraft, by way of non-limiting example during parallel arc initiation phenomena. In prior art arc-sensing detection systems, resistance-capacitor hardware differentiators have been used which have been used to determine dI / dt from regulator output intensity measurement circuits. Solid State Power (SSPC). SSPCs are typically designed to read approximately 600% of their rated current to operate in their intended environment. At high voltages, the arcing of arcs creates current disturbances of the order of only 5% of the nominal intensity. Thus, disturbance due to arcing can be difficult to separate from the general noise of the circuit. Often, SSPCs use shunt resistors as a means of measuring the current flowing through their terminals, and the shunt resistance dimensions are set as a function of the amplitude indicated above, which means that the signal-to-noise ratio available for the Arc initiation detection is limited. Bypass resistors operate well in low voltage applications, but as the voltage increases, they lose the ability to distinguish disturbance due to arcing from the general noise of the circuit. This difficulty can be illustrated by considering specific examples. In high voltage systems, the change in output intensity due to serial arc initiation decreases according to the equation: deltaI = (VARC) / VLIGNE) * ICHARGE (1) where deltaI is the change intensity, VARC the voltage resulting from arcing, VLIGNE the supply voltage and ICHARGE the current flowing through the load. In the envisioned environment, a typical arc striking phenomenon causes a 20 volt signal. In a 28-volt DC system, the reduction in intensity during a 20-volt series arc striking event gives the following relationship: deltaI / ICHARGE = 20/28 = 0.711 = 71.4%.

Cependant, dans un système à courant continu de 270 volts, la réduction de l'intensité pendant un phénomène similaire d'amorçage d'arc série de 20 volts donne la relation suivante : deltaI/ICHARGE = 20 / 270 = 0,074 = 7,4 %. Dans un système classique de contrôle d'intensité dans un SSPC, la plage de mesure couvre ordinairement de 0 % à 600 % de l'intensité nominale. Les charges habituelles appliquées aux SSPC sont détarées à environ 75 % de la valeur nominale de l'intensité, aussi le changement d'intensité dû à un amorçage d'arc série, dans l'hypothèse d'une tension continue de ligne de 270 volts est-elle de 7,4 % de l'intensité de charge de 75 % et seulement de 5,6 % de la valeur instantanée de la plage totale de lecture de 600 %. En revanche, dans le système à courant continu de 28 volts, l'intensité de la charge détarée est de 53,6 %, soit près de 10 fois plus. La valeur instantanée de 5,6 % en proportion de la plage de 600 % ne représente que 0,93 % de la plage totale de 600 %, en comparaison de 8,9 % pour le système à 28 volts. Un tel changement d'intensité de 0,93 % dû à l'amorçage d'arc série est du même ordre que celui de la précision du système de contrôle d'intensité dans le SSPC. Le changement pour le système à 28 volts est supérieur d'un ordre de grandeur. Ainsi, alors de le phénomène d'amorçage d'arc dans un système à courant continu de 28 volts est facilement déterminé par la résistance en dérivation, il n'en va pas de même pour le phénomène d'amorçage d'arc dans le système à courant continu de 270 volts. However, in a 270-volt DC system, the reduction in intensity during a similar 20-volt series arc ignition event gives the following relationship: deltaI / ICHARGE = 20/270 = 0.074 = 7.4 %. In a conventional intensity control system in an SSPC, the measurement range usually ranges from 0% to 600% of the rated current. The usual loads applied to the SSPC are peeled at about 75% of the nominal value of the intensity, also the intensity change due to a series arc ignition, assuming a line voltage of 270 volts is it 7.4% of the load intensity of 75% and only 5.6% of the instantaneous value of the total reading range of 600%. On the other hand, in the 28-volt DC system, the intensity of the decayed load is 53.6%, nearly 10 times more. The instantaneous value of 5.6% in proportion to the range of 600% represents only 0.93% of the total range of 600%, compared to 8.9% for the 28-volt system. Such an intensity change of 0.93% due to the series arc ignition is of the same order as that of the accuracy of the intensity control system in the SSPC. The change for the 28-volt system is an order of magnitude higher. So, then, of the arc ignition phenomenon in a 28-volt DC system is easily determined by the shunt resistance, the same is not true for the arcing phenomenon in the system. 270 volts DC.

Les informations nécessaires à la détection de l'amorçage d'un arc sont uniquement la quantité de courant alternatif dans le signal de courant continu fournissant de l'électricité à la charge donnée. Par conséquent, on peut négliger la quantité de courant continu dans le signal et utiliser la caractéristique de couplage de courant alternatif du transformateur. Du fait des fortes intensités du courant continu dans le système, on ne peut pas utiliser de transformateur classique à noyau de fer, à cause des problèmes de saturation du noyau. Le transformateur sec créé sur la CCI ne sature pas et résout donc ce problème en ne tenant compte d'aucune des composantes du courant continu et en produisant directement dI/dt. L'invention apporte une solution pour déterminer des phénomènes d'amorçage d'arc dans des environnements à haute tension. Une forme de réalisation de l'invention est illustrée sur la Figure lA dans le contexte d'une CCI 10, laquelle peut comprendre une carte 12 ayant une pluralité de composants électriques (non représentés pour plus de clarté), un conducteur électrique 14 et un détecteur 16 d'amorçage d'arc. La carte 12 peut être faite de n'importe quelle matière appropriée telle qu'un substrat ou un stratifié, qui est globalement non conducteur de la chaleur. Divers organes dont une mémoire, un microprocesseur 11, et d'autres composants électriques 13 (p. ex. des résistances, des diodes et des condensateurs) peuvent être montés sur la carte 12. Le conducteur électrique 14 peut être une barre omnibus ou n'importe quel autre type de conducteur placé sur la carte 12. A titre illustratif, le conducteur électrique 14 a été représenté sous la forme d'une barre omnibus. Le conducteur électrique 14 peut être conçu pour se connecter à une source d'alimentation électrique (non représentée) extérieure à la CCI 10 afin de fournir de l'électricité à la pluralité de composants électriques situés sur la carte 12. La source extérieure d'alimentation électrique peut produire une tension d'au moins 60 volts et il est envisagé qu'elle puisse produire une plus forte tension, dont au moins 220 volts. Tel qu'il est illustré, le détecteur 16 d'amorçage d'arc comporte un premier transformateur sec 20 situé à proximité du conducteur électrique 14 et un second transformateur sec 22 câblé en série avec le premier transformateur sec 20. Le détecteur 16 d'amorçage d'arc peut également comporter un circuit de traitement de signal ou un circuit de détection 21 d'allumage d'arc. Il est envisagé que le circuit de détection 21 d'allumage d'arc puisse délivrer un signal au microprocesseur 11 et que le microprocesseur puisse utiliser le signal appliqué pour déterminer l'existence d'un phénomène d'amorçage d'arc. Selon une autre possibilité, le circuit de détection 21 d'allumage d'arc peut être couplé au microprocesseur 11 ou peut faire partie du microprocesseur 11 et peut exécuter un algorithme afin de détecter le début de la survenance d'un amorçage d'arc et de déterminer un état d'amorçage d'arc d'après la valeur détectée. Les premier et second transformateurs secs 20 et 22 peuvent être situés tout près du conducteur électrique 14 pour additionner, à des fins de construction, des composantes positive et négative d'un champ magnétique généré par le courant passant dans le conducteur électrique 14. Les premier et second transformateurs secs 20 et 22 peuvent comprendre chacun une bobine créée sur la carte. Comme on peut le voir plus clairement sur la Figure 1B, le premier transformateur sec 20, tel qu'il est représenté, comprend une première bobine constituée par un enroulement 24, et le second transformateur sec 22, tel qu'il est représenté, comprend une seconde bobine constituée par un enroulement 26 bobiné dans le même sens de rotation que l'enroulement 24. Les premier et second transformateurs secs 20 et 22 sont ainsi câblés en opposition de phase pour contribuer à additionner, à des fins de construction, en marche, les composantes positive et négative du champ magnétique. Les enroulements 24 et 26 sont représentés sous la forme de pistes en spirale sur la carte 12, la meilleure illustration en étant fournie par la Figure 2A. Les enroulements formant la spirale rectangulaire à diminution constante peuvent être équivalents à la somme de nombreux rectangles géométriquement semblables, de dimensions différentes, comme représenté par la bobine 30 de la Figure 2B. Selon une autre possibilité, chaque bobine peut comprendre de multiples spirales disposées sur des couches différentes de la carte 12 de la CCI 10. Pour simplifier, une seule bobine est représentée sur les figures décrites ci-dessus. Les ouvertures 32 indiquent l'endroit où plusieurs spirales sur plusieurs couches de la CCI 10 peuvent être câblées en série. The information necessary to detect the initiation of an arc is only the amount of alternating current in the DC signal supplying electricity to the given load. Therefore, one can neglect the amount of DC current in the signal and use the AC current coupling characteristic of the transformer. Due to the high DC current intensities in the system, conventional iron-core transformers can not be used because of core saturation problems. The dry transformer created on the CCI does not saturate and solves this problem by not taking into account any of the direct current components and directly producing dI / dt. The invention provides a solution for determining arc striking phenomena in high voltage environments. An embodiment of the invention is illustrated in Figure 1A in the context of a PCB 10, which may include a card 12 having a plurality of electrical components (not shown for clarity), an electrical conductor 14, and a arcing detector 16. The board 12 may be made of any suitable material such as a substrate or laminate, which is generally non-heat conducting. Various members including a memory, a microprocessor 11, and other electrical components 13 (eg, resistors, diodes, and capacitors) may be mounted on the board 12. The electrical conductor 14 may be a bus bar or the like. Any other type of conductor placed on the board 12. As an illustration, the electrical conductor 14 has been shown in the form of a bus bar. The electrical conductor 14 may be adapted to connect to a power source (not shown) external to the PCB 10 to provide power to the plurality of electrical components on the card 12. The external source of Power supply can produce a voltage of at least 60 volts and it is envisaged that it can produce a higher voltage, including at least 220 volts. As illustrated, the arc ignition detector 16 comprises a first dry transformer 20 located near the electrical conductor 14 and a second dry transformer 22 wired in series with the first dry transformer 20. The detector 16 of FIG. Arc firing may also include a signal processing circuit or an arc ignition detection circuit 21. It is contemplated that the arc ignition detection circuit 21 may provide a signal to the microprocessor 11 and that the microprocessor may use the applied signal to determine the existence of an arc ignition phenomenon. Alternatively, the arc ignition detection circuit 21 may be coupled to the microprocessor 11 or may be part of the microprocessor 11 and may execute an algorithm to detect the onset of arcing initiation and to determine an arcing state according to the detected value. The first and second dry transformers 20 and 22 may be located close to the electrical conductor 14 to add, for construction purposes, the positive and negative components of a magnetic field generated by the current passing through the electrical conductor 14. The first and second dry transformers 20 and 22 may each comprise a coil created on the board. As can be seen more clearly in FIG. 1B, the first dry transformer 20, as shown, comprises a first coil constituted by a winding 24, and the second dry transformer 22, as represented, comprises a second coil constituted by a winding 26 wound in the same direction of rotation as the winding 24. The first and second dry transformers 20 and 22 are thus wired in phase opposition to contribute to adding, for construction purposes, in operation , the positive and negative components of the magnetic field. The windings 24 and 26 are shown as spiral tracks on the board 12, the best illustration being provided by Figure 2A. The windings forming the constant decreasing rectangular spiral may be equivalent to the sum of many geometrically similar rectangles of different sizes, as represented by the coil 30 of Figure 2B. According to another possibility, each coil may comprise multiple spirals arranged on different layers of the PCB 12 of the PCB 10. For simplicity, a single coil is shown in the figures described above. The apertures 32 indicate where multiple multi-layer spirals of the PCB 10 can be wired in series.

Le détecteur 16 d'amorçage d'arc peut également comporter un relais ou un SSPC (non représenté) qui répond au détecteur 16 d'amorçage d'arc. Le détecteur 16 d'amorçage d'arc peut comporter des circuits (non représentés) qui commandent un relais ou un SSPC (non représenté) pour déconnecter le conducteur électrique 14 d'avec la source d'alimentation électrique quand un amorçage d'arc est détecté. Un tel relais peut comprendre un disjoncteur ou tout autre mécanisme approprié pour déconnecter le conducteur électrique 14 d'avec la source d'alimentation électrique quand un amorçage d'arc se produit et la manière spécifique dont l'action du relais est obtenue n'affecte pas le système décrit ici. En fonctionnement, un amorçage d'arc peut être détecté dans le conducteur électrique 14 par le détecteur 16 d'amorçage d'arc. La survenance de l'amorçage d'arc est détectée par le détecteur 16 d'amorçage d'arc, lequel, de préférence, mesure la vitesse de changement du courant électrique I dans le conducteur électrique 14 en fonction du temps, soit dI/dt. En fonctionnement, le transformateur sec peut se coupler à un champ magnétique (illustré par des flèches B sur la Figure 1A) généré par un courant, illustré schématiquement par la flèche 28, passant dans le conducteur électrique 14 et produisant une tension de sortie, Vout, proportionnelle à la vitesse de changement du courant, dI/dt, passant dans le conducteur électrique 14. Dans la forme de réalisation illustrée, la tension dans les premier et second transformateurs secs 20 et 22 peut être Vout. Le détecteur 16 d'amorçage d'arc peut recevoir Vout et peut, d'après celle-ci, déterminer une présence d'amorçage d'arc. Plus particulièrement, le détecteur 16 d'amorçage d'arc peut détecter une valeur indiquant la vitesse de changement du courant passant dans le conducteur électrique 14 et déterminer un état d'amorçage d'arc d'après la valeur détectée. La détermination d'un amorçage d'arc peut se faire en fonction de ce que, oui ou non, la valeur détectée dépasse une valeur maximale admissible de vitesse de changement. Une telle détermination peut facilement être modifiée pour être satisfaite par une comparaison positive/négative ou une comparaison vraie/fausse. The arc ignition detector 16 may also include a relay or an SSPC (not shown) that responds to the arc ignition detector 16. The arc ignition detector 16 may comprise circuitry (not shown) which controls a relay or SSPC (not shown) to disconnect the electrical conductor 14 from the power source when an arc ignition is initiated. detected. Such a relay may include a circuit breaker or other suitable mechanism for disconnecting the electrical conductor 14 from the power source when arc striking occurs and the specific manner in which the action of the relay is obtained does not affect not the system described here. In operation, an arcing can be detected in the electrical conductor 14 by the arcing detector 16. The occurrence of the arc ignition is detected by the arc ignition detector 16, which preferably measures the rate of change of the electric current I in the electrical conductor 14 as a function of time, ie dI / dt . In operation, the dry transformer may couple to a magnetic field (illustrated by arrows B in Figure 1A) generated by a current, schematically illustrated by the arrow 28, passing through the electrical conductor 14 and producing an output voltage, Vout In the illustrated embodiment, the voltage in the first and second dry transformers 20 and 22 may be Vout, proportional to the rate of change of the current, dI / dt, passing through the electrical conductor 14. In the illustrated embodiment, the voltage in the first and second dry transformers 20 and 22 may be Vout. The arc ignition detector 16 may receive Vout and may, based thereon, determine a presence of arc ignition. More particularly, the arcing detector 16 can detect a value indicating the rate of change of the current flowing in the electrical conductor 14 and determine an arcing state according to the detected value. The determination of arcing may be based on whether or not the detected value exceeds a maximum allowable rate of change. Such a determination can easily be modified to be satisfied by a positive / negative comparison or a true / false comparison.

Par exemple, une valeur en deçà d'un seuil peut facilement être satisfaite en appliquant une valeur supérieure à une valeur d'essai quand les données sont inversées numériquement. La valeur maximale admissible de la vitesse de changement peut être déterminée expérimentalement. For example, a value below a threshold can easily be satisfied by applying a value greater than a test value when the data is digitally inverted. The maximum allowable value of the rate of change can be determined experimentally.

Pour déterminer un amorçage d'action, le détecteur 16 d'amorçage d'arc détecte la valeur fournie par les premier et second transformateurs secs 20 et 22 et additionner, à des fins de construction, les composantes positive et négative d'un champ magnétique généré par le courant passant dans le conducteur électrique 14. La fonction de transfert peut être dérivée entre le rapport différentiel dI/dt du courant de la barre omnibus et la tension de sortie Vout des bobines, compte tenu des paramètres indiqués. La tension des bobines peut être calculée à l'aide des équations : Vcou = KM (2) (2) = v,N-1 Jra+w-rs . Lr=0 a+rs 2nx (1 - 2r s)dx = Y.N-1 [P.° -r=0 2n (1 - 2r s)ln (a+141-rs)1 a+rs (3) où Vout = tension dans les deux bobines câblées en série ; dl = vitesse de changement du courant dans la bus d'alimentation K = nombre de bobines; N = nombre de spires; a = distance du centre de la barre omnibus au bord de la bobine ; w = largeur de la bobine; / = longueur de la bobine; et s = espacement entre les spires dans chaque bobine. Dans l'exemple de forme de réalisation à deux bobines de cinq spires représenté sur les figures lA et 1B, la série peut être évaluée sous la forme : Vout = 2M (4)(4) ra+w-2s ra+w (1)dx(1 - 2s) dx J -- ra+w-s a+2s 27rx M = 2nx J a+s 2nx (1 - 4s) dx._ turnl turn2 turn3 a+w-3s g a+w-4s + - (1 - 6s) dx + l a+4s --go (, - 8s) dx a+3s 2nx 2nx , turn4 turn5 (5) Le signal de tension indique la vitesse de changement du courant avec le temps et, de la sorte, le détecteur 16 d'amorçage d'arc peut déterminer si la vitesse de changement dépasse une vitesse de changement maximale admissible. To determine an action initiation, the arcing detector 16 detects the value supplied by the first and second dry transformers 20 and 22 and adds, for construction purposes, the positive and negative components of a magnetic field. generated by the current flowing in the electrical conductor 14. The transfer function can be derived between the differential ratio dI / dt of the busbar current and the output voltage Vout of the coils, taking into account the indicated parameters. The coil voltage can be calculated using the equations: Vcou = KM (2) (2) = v, N-1 Jra + w-rs. Lr = 0a + rs 2nx (1 - 2r s) dx = YN-1 [P.sub.o -r = 0 2n (1 - 2r s) 1n (a + 141-rs) 1a + rs (3) where Vout = voltage in both coils wired in series; dl = rate of change of the current in the power bus K = number of coils; N = number of turns; a = distance from the center of the bus bar to the edge of the coil; w = width of the coil; / = length of the coil; and s = spacing between the turns in each coil. In the exemplary two-coil embodiment of five turns shown in Figures 1A and 1B, the series can be evaluated as: Vout = 2M (4) (4) ra + w-2s ra + w (1 ) dx (1 - 2s) dx J - ra + ws a + 2s 27rx M = 2nx J a + s 2nx (1 - 4s) dx._ turnl turn2 turn3 a + w-3s g a + w-4s + - (1 - 6s) dx + l a + 4s --go (, - 8s) dx a + 3s 2nx 2nx, turn4 turn5 (5) The voltage signal indicates the rate of change of current with time and so the arc striking detector 16 can determine whether the rate of change exceeds a maximum permissible rate of change.

Plus il y a de spires par bobine et plus le nombre de couches utilisées par bobine est élevé, plus le couplage est grand entre le rapport dI/dt et la tension de sortie Vout de la bobine. La relation entre la longueur d'une bobine et la tension de sortie est linéaire, pourtant la relation de Vout à la largeur de la bobine est proportionnelle à celle du rapport ln(b/a), aussi une plus forte augmentation de 142 ou b (Figure 1B) nécessaire pour donner un accroissement notable du couplage, portant donc à un maximum la longueur de la bobine, est-elle souhaitable, si possible. La figure 3 illustre un exemple de circuit de configuration de test 100 ayant une tension de sortie Vout, selon une forme de réalisation de l'invention. Dans le circuit de configuration de test 100 ont été testées des doubles bobines de transformateurs secs pourvues de dimensions / = 38mm, w = 5 mm, a = 10 mm, par conséquent b = 15 mm. L'amorçage d'arc série a été créé sur une table vibrante à configuration à bornes lâches, soumise à des vibrations aléatoires conformément aux normes SAE AS 5692. Les tests ont été menés avec une tension continue de ligne de 270 volts. The more turns per coil and the higher the number of layers used per coil, the greater the coupling between the ratio dI / dt and the output voltage Vout of the coil. The relationship between the length of a coil and the output voltage is linear, yet the relationship of Vout to the width of the coil is proportional to that of the ratio ln (b / a), also a larger increase of 142 or b (Figure 1B) necessary to give a significant increase in coupling, thus increasing the length of the coil, is it desirable, if possible. FIG. 3 illustrates an example of test configuration circuit 100 having an output voltage Vout, according to one embodiment of the invention. In the test configuration circuit 100 were tested double dry transformer coils with dimensions / = 38mm, w = 5mm, a = 10mm, hence b = 15mm. Serial arc initiation was performed on a loose terminal vibrating table subjected to random vibration in accordance with SAE AS 5692. The tests were conducted with 270 volts line voltage.

Le tracé de la Figure 4A illustre le passage de courant par un amorçage d'arc série dans le circuit 100 représenté sur la Figure 3 à mesure qu'une borne lâche est secouée tout en étant mise sous tension. Le tracé de la Figure 4B illustre la réponse de la tension de sortie amplifiée de bobine de transformateur sec qui présente une impulsion négative pendant le phénomène à dI/dt négatif provoqué par l'amorçage d'un arc série. L'amplitude de l'impulsion est décuplée pendant l'amorçage d'arc. Les formes de réalisation décrites plus haut apportent divers avantages, dont la possibilité de détecter des amorçages d'arcs série et/ou parallèle dans les systèmes à courant alternatif et courant continu et servent particulièrement à détecter des amorçages d'arcs série dans des systèmes à haute tension. Les formes de réalisation décrites plus haut peuvent servir à détecter des amorçages d'arcs aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur de la CCI. Le transformateur sec constitue un moyen de déterminer le signal dI/dt dans un réseau de distribution d'électricité sans devoir mesurer l'intensité absolue puis avoir la tâche supplémentaire consistant à différencier ce signal. Les formes de réalisation ci-dessus assurent en outre une meilleure dynamique du signal dI/dt en comparaison de la différenciation d'un signal d'intensité absolue. Les formes de formation décrites plus haut autorisent aussi un isolement galvanique du système de mesure d'intensité, ce qui permet de la souplesse dans n'importe quels circuits de traitement de signaux nécessaires. Dans des systèmes à haute tension, l'amplificateur de détection de courant pour le détecteur utilisé n'a pas à flotter sur la tension de ligne comme devrait le faire un amplificateur de détection de courant pour un détecteur de courant de dérivation du côté à haut potentiel. Les formes de réalisation décrites plus haut peuvent détecter, sans saturer, des composantes alternatives de courant continu à haute intensité et assurent un bon rejet l'encontre de sources de perturbations en champ lointain existant dans l'environnement des aéronefs. La solution exige très peu de périphériques et sa mise en oeuvre est peu onéreuse en comparaison d'autres solutions possibles.20 Liste des repères 10 CCI 11 Microprocesseur 12 Carte 13 Composants électriques 14 Conducteur électrique 16 Détecteur d'amorçage d'arc 20 Premier transformateur sec 22 Second transformateur sec 24 Enroulement 26 Enroulement 28 Flèche 30 Bobine 32 Ouvertures 100 Circuit de configuration The plot of Figure 4A illustrates the current flow through serial arc firing in the circuit 100 shown in Figure 3 as a loose terminal is shaken while being energized. The plot of Figure 4B illustrates the response of the amplified dry transformer coil output voltage which exhibits a negative pulse during the negative dI / dt phenomenon caused by the initiation of a series arc. The amplitude of the pulse is increased tenfold during arc initiation. The embodiments described above provide various advantages, including the ability to detect serial and / or parallel arc arcing in AC and DC systems, and are particularly useful for detecting serial arc arcing in computer systems. high tension. The embodiments described above can be used to detect arcing of arcs both inside and outside the ICC. The dry transformer is a means of determining the signal dI / dt in a power distribution network without having to measure the absolute intensity and then having the additional task of differentiating this signal. The above embodiments further provide a better dynamic of the signal dI / dt compared to the differentiation of an absolute intensity signal. The training forms described above also allow galvanic isolation of the intensity measurement system, allowing flexibility in any necessary signal processing circuitry. In high voltage systems, the current sensing amplifier for the detector used does not have to float on the line voltage as should a current sensing amplifier for a high side bypass current detector potential. The embodiments described above can detect, without saturating, high-current DC components and ensure a good rejection against sources of far-field disturbances existing in the environment of aircraft. The solution requires very few peripherals and its implementation is inexpensive compared to other possible solutions.20 List of Markings 10 CCI 11 Microprocessor 12 Board 13 Electrical Components 14 Electrical Conductor 16 Arc Primer 20 First Transformer dry 22 Second dry transformer 24 Winding 26 Winding 28 Arrow 30 Coil 32 Openings 100 Configuration circuit

Claims (22)

REVENDICATIONS1. Carte de circuit imprimé (CCI) (10) comportant : une pluralité de composants électriques (13) ; un conducteur électrique (14) conçu pour se connecter à une source d'alimentation électrique extérieure à la CCI (10) et fournir de l'électricité à la pluralité de composants électriques (13) ; et un détecteur (16) d'amorçage d'arc comportant un premier transformateur sec (20) situé à proximité du conducteur électrique (14) pour être couplé à un champ magnétique généré par le courant passant dans le conducteur électrique (14) et produisant une tension de sortie, Vout, proportionnelle à la vitesse de changement du courant, dI/dt, passant dans le conducteur électrique (14). REVENDICATIONS1. A printed circuit board (PCB) (10) comprising: a plurality of electrical components (13); an electrical conductor (14) adapted to connect to a power source external to the CCI (10) and supply electricity to the plurality of electrical components (13); and an arc ignition detector (16) having a first dry transformer (20) located near the electrical conductor (14) to be coupled to a magnetic field generated by the current flowing in the electrical conductor (14) and producing an output voltage, Vout, proportional to the rate of current change, dI / dt, passing through the electrical conductor (14). 2. CCI (10) selon la revendication 1, dans laquelle le détecteur (16) d'amorçage d'arc comporte en outre un circuit de traitement de signal qui reçoit Vout et détermine une présence d'amorçage d'arc. The CCI (10) according to claim 1, wherein the arc ignition detector (16) further comprises a signal processing circuit which receives Vout and determines a presence of arc ignition. 3. CCI (10) selon la revendication 2, comportant en outre un relais et/ou un SSPC déconnectant le conducteur électrique (15) d'avec la source d'alimentation électrique quand un amorçage d'arc est déterminé. The CCI (10) of claim 2, further comprising a relay and / or SSPC disconnecting the electrical conductor (15) from the power source when an arcing is determined. 4. CCI (10) selon la revendication 1, dans laquelle le détecteur (16) d'amorçage d'arc comporte en outre un second transformateur sec (22) câblé en série et en opposition de phase par rapport au premier transformateur sec (20) et la tension dans les premier et second transformateurs secs (20, 22) est Vout. The CCI (10) of claim 1, wherein the arc ignition detector (16) further comprises a second dry transformer (22) wired in series and in phase opposition with respect to the first dry transformer (20). ) and the voltage in the first and second dry transformers (20, 22) is Vout. 5. CCI (10) selon la revendication 4, dans laquelle les premier et second transformateurs secs (20, 22) sont situés tout près du conducteur électrique (14) pour additionner, à des fins de construction, des composantes positive et négative du champmagnétique généré par le courant passant dans le conducteur électrique (14). 5. CCI (10) according to claim 4, wherein the first and second dry transformers (20, 22) are located close to the electrical conductor (14) for adding, for construction purposes, the positive and negative magnetic field components. generated by the current flowing in the electrical conductor (14). 6. CCI (10) selon la revendication 5, dans laquelle les premier et second transformateurs secs (20, 22) sont câblés en opposition de phase pour réaliser l'addition, à des fins de construction, des composantes positive et négative du champ magnétique. The PCB (10) of claim 5, wherein the first and second dry transformers (20, 22) are oppositely wired to effect the addition, for construction purposes, of the positive and negative magnetic field components. . 7. CCI (10) selon la revendication 6, dans laquelle les premier et second transformateurs secs (20, 22) comprennent respectivement une première et une seconde bobines (30). The CCI (10) of claim 6, wherein the first and second dry transformers (20, 22) respectively comprise first and second coils (30). 8. CCI (10) selon la revendication 7, dans laquelle chacune des première et seconde bobines (30) est constituée par un enroulement (26) bobiné dans le même sens de rotation. 8. CCI (10) according to claim 7, wherein each of the first and second coils (30) is constituted by a coil (26) wound in the same direction of rotation. 9. CCI (10) selon la revendication 8, dans laquelle chaque bobine (30) comprend au moins une spirale. The PCB (10) of claim 8, wherein each coil (30) comprises at least one spiral. 10. CCI (10) selon la revendication 9, dans laquelle chaque bobine (30) comprend de multiples spirales disposées sur différentes couches sur la CCI (10). The PCB (10) of claim 9, wherein each coil (30) comprises multiple spirals disposed on different layers on the PCB (10). 11. CCI (10) selon la revendication 8, dans laquelle l'enroulement (26) comprend une piste sur la CCI (10). The PCB (10) of claim 8, wherein the winding (26) comprises a track on the PCB (10). 12. CCI (10) selon la revendication 1, dans laquelle le premier transformateur sec (20) comprend une première bobine (30). The CCI (10) of claim 1, wherein the first dry transformer (20) comprises a first coil (30). 13. CCI (10) selon la revendication 12, dans laquelle la première bobine (30) est constituée par un enroulement (26) bobiné dans un même sens de rotation. 13. CCI (10) according to claim 12, wherein the first coil (30) is constituted by a coil (26) wound in the same direction of rotation. 14. CCI (10) selon la revendication 13, dans laquelle la bobine (30) comprend au moins une spirale. 14. CCI (10) according to claim 13, wherein the coil (30) comprises at least one spiral. 15. CCI (10) selon la revendication 14, dans laquelle la bobine (30) comprend de multiples spirales disposées sur différentes couches sur la CCI (10). The PCB (10) of claim 14, wherein the coil (30) comprises multiple spirals disposed on different layers on the PCB (10). 16. CCI (10) selon la revendication 15, dans laquelle l'enroulement (26) comprend une piste sur la CCI (10). The PCB (10) of claim 15, wherein the winding (26) comprises a track on the PCB (10). 17. CCI (10) selon la revendication 1, dans laquelle le conducteur électrique (14) comprend une barre omnibus. 17. CCI (10) according to claim 1, wherein the electrical conductor (14) comprises a bus bar. 18. Procédé pour détecter un amorçage d'arc à l'aide d'un conducteur électrique (14) sur une carte de circuit imprimé (CCI) (10), qui fournit de l'électricité d'une source extérieure d'alimentation électrique à des composants électriques (13) sur la CCI (10), le procédé comportant : la détection d'une valeur indiquant la vitesse de changement d'un courant passant dans le conducteur électrique à l'aide d'un transformateur sec (20, 22) situé sur la carte de circuit imprimé (10) ; et la détermination d'un état d'amorçage d'arc d'après la valeur détectée. 18. A method for detecting an arc ignition using an electrical conductor (14) on a printed circuit board (PCB) (10), which provides electricity from an external power source. to electrical components (13) on the PCB (10), the method comprising: detecting a value indicating the rate of change of a current flowing in the electrical conductor by means of a dry transformer (20, 22) located on the printed circuit board (10); and determining an arcing state according to the detected value. 19. Procédé selon la revendication 18, comportant la détection de la valeur à l'aide d'au moins deux transformateurs secs (20, 22) situés tout près du conducteur électrique (14) pour additionner, à des fins de construction, des composantes positive et négative d'un champ magnétique généré par le courant passant dans le conducteur électrique. The method according to claim 18, comprising detecting the value with the aid of at least two dry transformers (20, 22) located close to the electrical conductor (14) for adding, for construction purposes, components positive and negative of a magnetic field generated by the current flowing in the electrical conductor. 20. Procédé selon la revendication 18, comportant en outre la déconnexion du conducteur électrique (14) d'avec la source extérieure d'alimentation électrique. The method of claim 18, further comprising disconnecting the electrical conductor (14) from the external power source. 21. Procédé selon la revendication 20, dans lequel la source extérieure d'alimentation électrique délivre une tension d'au moins 60 volts. 21. The method of claim 20, wherein the external power source provides a voltage of at least 60 volts. 22. Procédé selon la revendication 21, dans lequel la source extérieure d'alimentation électrique délivre une tension d'au moins 220 volts. 22. The method of claim 21, wherein the external power source provides a voltage of at least 220 volts.