WO2008031671A1 - Device and method for switching an electrical power circuit - Google Patents

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WO2008031671A1
WO2008031671A1 PCT/EP2007/057905 EP2007057905W WO2008031671A1 WO 2008031671 A1 WO2008031671 A1 WO 2008031671A1 EP 2007057905 W EP2007057905 W EP 2007057905W WO 2008031671 A1 WO2008031671 A1 WO 2008031671A1
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microswitch
opening
current
period
voltage
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PCT/EP2007/057905
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Inventor
Sébastien CARCOUET
Sylvain Paineau
Henri Zara
Original Assignee
Schneider Electric Industries Sas
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    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/40—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for switching an electric load.
  • the method and the device of the invention make it possible to switch a purely inductive electric charge to purely capacitive, avoiding the phenomena of electric arc.
  • the appearance of an electric arc depends on the values taken by the voltage / current torque. If the switch contacts are gold, the arcing voltage value is 12 volts and the arcing intensity value is about 0.3 Ampere.
  • the closing sequence is implemented from a voltage detection while the opening sequence is implemented from a current detection.
  • the switching of the electrical circuit therefore requires the use of both a voltage detector and a current detector in order to identify the positive and negative alternations of the current and the voltage and thus to know the state of the diode.
  • the switching devices as well as the opening or closing sequences which are described in the prior art are suitable only for the switching of an inductive load.
  • the aim of the invention is to propose a method and a switching device allowing the establishment and the breaking of the current without generating an electric arc on a purely inductive electric charge to purely capacitive by the only measurement of the supply voltage. of the charge.
  • a method of switching an electric charge placed in an electric circuit powered by an alternating current at a frequency, under a supply voltage comprising an opening sequence of the electrical circuit implemented at from a switching device comprising: a first microswitch, a second microswitch placed in series with the first microswitch, a diode placed in parallel with the second microswitch, characterized in that the opening sequence comprises the successive steps: detection of the zero crossing of the supply voltage during a rising voltage edge, first delay starting after the detection of the zero crossing of the supply voltage, opening of the second microswitch on a range of time beginning after the end of the first time delay, second time delay starting after the end of the time period all at the opening of the second microswitch, opening of the first microswitch beginning after the end of the second timer.
  • the first delay lasts - depending on the detection
  • the second timer (t2) lasts -T -At after the
  • T the period of oscillation of the current.
  • the opening of the first microswitch is performed
  • the method also comprises a closing sequence comprising the following successive steps: detection of the zero crossing of the supply voltage during a falling edge of voltage,
  • the method also comprises a step of determining the actual frequency of the delivered current.
  • the microswitches are manufactured in MEMS technology.
  • the microswitches are magnetically actuated.
  • the magnetic actuation allows a fast switching of the switches which is necessary to implement the closing and opening sequences in very short durations.
  • the object of the invention is also achieved by a device for switching an electric charge placed in an electric circuit powered by an alternating current at a frequency f, under a supply voltage
  • the switching device comprising: a first microphone -switch, a second microswitch placed in series with the first microswitch, a diode placed in parallel with the second microswitch, control means able to control the opening of microswitches according to a determined opening sequence stored, means detecting the zero crossing of the supply voltage, characterized in that the opening sequence comprises the following successive steps: detection of the zero crossing of the supply voltage during a voltage rising edge carried out by means of the detection means, first time delay following the detection of the zeroing of the supply voltage, opening of the second microswitch over a time period beginning after the end of the first time delay, second time delay starting after the end of the time period allocated to the opening of the second microswitch; switch, opening of the first microswitch beginning after the end of the second delay,
  • the first delay lasts - depending on the detection
  • microswitch lasts At lare being the intensity of appearance of a electric arc and lmax the maximum intensity of the current flowing in the electric circuit.
  • the second timer lasts -T -At after the end
  • T the time range allocated to the opening of the second microswitch, T being the period of oscillation of the current.
  • the opening of the first microswitch is performed
  • the method comprises a closing sequence comprising the following successive steps: detection of the zero crossing of the supply voltage during a falling edge of voltage,
  • the switching device comprises means for determining the frequency of the current delivered.
  • the microswitches are manufactured in MEMS technology.
  • the microswitches are magnetically actuated.
  • FIG. 1 represents the diagram of a power electrical circuit in which the switching device according to the invention is placed
  • FIGS. 2A and 2B show, during a closing sequence of the circuit, the curves of variation of the current and of the supply voltage as a function of time, respectively when the load is purely capacitive and purely inductive
  • FIGS. 3A and 3B show, during an opening sequence of the electric circuit, the curves of variation of the current and of the supply voltage as a function of time, respectively when the load is purely capacitive and purely inductive
  • Figure 4 shows in perspective a microswitch with magnetic actuation as used in the device In FIGS. 5 to 7, the microswitch of FIG. 4 is magnetically actuated between its closed state and its open state.
  • the switching device of the invention makes it possible to switch an electric charge C placed on an electrical power circuit without generating an electric arc.
  • the electric charge C is subjected to a supply voltage U created by a source S of alternating current i delivered at a frequency / determined.
  • the switching device of the invention is placed in series with respect to the electric charge C to control it.
  • the switching device comprises two microswitches 1, 2 placed in series on the electrical power circuit, designated below. after first microswitch 1 and second microswitch 2. It also comprises a diode 5 connected in parallel with one of the two microswitches, for example in parallel with the second microswitch 2.
  • the switching device of the invention also comprises control means 6 of the two microswitches 1, 2. These control means 6 control the actuation of each of the microswitches 1, 2 to open or close the electrical circuit of power.
  • the microswitches 1, 2 used are for example magnetic actuation, electrostatic or thermal.
  • a magnetically actuated microswitch can be magnetically switched between two states, an open state ( Figure 7) and a closed state ( Figures 5 and 6). It is for example manufactured in MEMS technology (for "Micro-Electro-Mechanical System”).
  • the microswitch 2 comprises a deformable ferromagnetic mobile membrane 20 which can be actuated in rotation about an axis of rotation (R).
  • the membrane 20 is for example Fer-Nickel.
  • the membrane 20 has a longitudinal axis (A) and is connected, at one of its ends, via connecting arms 22a, 22b, to one or more anchoring studs 23 integral with a substrate 3.
  • the membrane 20 is pivotable relative to the substrate along its axis (R) of rotation perpendicular to its longitudinal axis (A).
  • the linking arms 22a, 22b form an elastic connection between the membrane 20 and the anchor pad 23 and are biased during the pivoting of the membrane 20.
  • the membrane 20 At its end distal to its axis of rotation, the membrane 20 carries a movable contact 21.
  • the membrane 20 can take at least two determined states, an open state ( Figure 7) in which two electrical tracks 31, 32 fixed on the substrate 3 are disconnected or a closed state ( Figures 5 and 6) in which the two tracks 31, 32 are interconnected by the movable contact 21 carried by the membrane 20.
  • the membrane 20 In Figure 4, the membrane 20 is in the idle state, in a position parallel to the surface of the substrate 3.
  • the control means 6 are for example magnetic type.
  • the magnetic actuation consists in subjecting a membrane 20 of a magnetic microswitch 2 as described above to a permanent magnetic field B 0 , which is preferably uniform and, for example, in a direction perpendicular to the surface of the substrate 3 to hold the membrane 20 in place. each of its states, open or closed, and to apply a temporary magnetic field BSi to control the passage of the membrane 20 from one state to another.
  • the control means 6 comprise for example a permanent magnet (not shown) for example fixed under the substrate 3 to generate the permanent magnetic field B 0 and an excitation coil (not shown) controlled to generate the temporary magnetic field BSi.
  • the excitation coil is for example planar, integrated in the substrate 3, or of solenoid type surrounding the substrate and the membrane 20.
  • the passage of a current in the excitation coil generates a magnetic field BSi of direction parallel to the substrate 3 and parallel to the longitudinal axis (A) of the membrane 20 to control the tilting of the membrane 20 from one of its states to the other of its states.
  • the direction of the current flowing through the excitation coil decides on the pivoting of the membrane 20 towards one or the other of its states.
  • the substrate 3 supporting the membrane 20 is placed under the effect of the first magnetic field B 0 .
  • the first magnetic field B 0 initially generates a magnetic component BP 2 in the membrane 20 along its longitudinal axis (A).
  • the magnetic torque resulting from the first magnetic field B 0 and the BP component 2 generated in the membrane 20 holds the membrane 20 in one of its states, for example the closed state in FIG. 5.
  • the passage of a current, in a defined direction, in the excitation coil generates a second magnetic field BSi whose direction is parallel to the substrate 3 and parallel to the longitudinal axis (A) of the membrane 20, its orientation depending on the direction of the current delivered in the excitation coil.
  • the second magnetic field BSi created by the excitation coil generates a magnetic component BP 3 in the magnetic layer of the membrane 20. If the current is delivered in a suitable direction, this new magnetic component BP 3 opposes the BP component 2 generated in the magnetic layer of the membrane 20 by the first magnetic field B 0 .
  • the second magnetic field BSi created by the excitation coil is only transient and is only useful for pivoting the membrane 20 from one state to another. As represented in FIG. 7, the membrane 20 is then kept in its open state under the effect of the only first magnetic field B 0 creating a new magnetic component BP 4 in the membrane 20.
  • the new magnetic pair created between the first magnetic field B 0 and the BP component 4 generated in the membrane 20 requires the membrane 20 to remain in its open state ( Figure 7).
  • the switching device of the invention also comprises means for measuring the supply voltage supplied by the AC source S associated with means 8 for detecting the zero crossing of the voltage. These detection means 8 interact with the control means 6 of the microswitches 1, 2.
  • control means 6 memorize an opening sequence and a closing sequence for controlling the opening and closing of the electric power circuit without generating an electric arc.
  • an opening sequence of the electrical power circuit occurs as follows: opening of the second microswitch 2 when the current ark is positive.
  • the diode 5 will become busy and will ensure a voltage across the second microswitch 2 equal to its forward voltage.
  • the direct voltage of a diode 5 is relatively low, of the order of 0.7 V for a silicon diode, and always lower than the voltage of appearance of an electric arc.
  • opening of the first microswitch 1 when the current arch becomes negative.
  • the diode 5 is blocking and no current flows in the first microswitch 1 which is then protected against the appearance of electric arc.
  • the opening or closing sequence must take into account the nature of the electric charge C. Indeed, when the electric charge C is inductive, there is a phase difference between the current i and the supply voltage U between 0 and 90 °. On the other hand, when the electric charge C is capacitive, the phase difference between the current i and the supply voltage U is between 0 and -90 °.
  • control means 6 memorize and apply a closing sequence and an opening sequence of the electrical circuit adapted to all types of electrical charges C, from purely inductive to purely capacitive.
  • sequences are implemented using only a voltage sensor.
  • closure f1 of the first microswitch 1 closure f1 of the first microswitch 1:
  • This closure f1 occurs when the voltage arch is negative.
  • the measuring and detecting means 7, 8 detect the zero crossing of the voltage U in a falling edge. According to this detection, the control means 6 control the closing f1 of the first microswitch 1. The closure f1 can therefore occur on
  • This closure f2 occurs during the following quarter-period (-T). during
  • the supply voltage U is positive and the current i positive also for both types of load, purely capacitive and purely inductive.
  • the diode 5 is then conducting and thus protects the second microswitch 2 against the appearance of electric arc.
  • the opening sequence of the electric power circuit supplying an electric charge C of purely inductive to purely capacitive follows the following steps: Time delay t1:
  • This opening 01 occurs when the current arch is positive.
  • the opening sequence being applicable to all types of load, the opening of the second microswitch 2 can intervene only for a very short time ⁇ ⁇ after the time delay t1.
  • This duration ⁇ ⁇ corresponds to the period during which the current arc is positive, that is to say during which the diode 5 is conducting, for both the purely capacitive load C and the load purely. inductive.
  • This duration ⁇ ⁇ corresponds to that at the end of which the current i on a sinusoidal wave reaches the threshold value of occurrence of an electric arc, which is for example 0.3 Ampere.
  • the opening of the second microswitch can therefore only occur during this period ⁇ ⁇ to establish in a certain way the cut without generating an electric arc and this regardless of the nature of the electric charge C. There is thus a time range common to the inductive case and the capacitive case during which it is possible to open the second microswitch 2 without generating an electric arc.
  • switch 2 can be opened in a time range ⁇ ⁇ between (-)
  • This new delay t2 is necessary before controlling the opening of the first microswitch 1.
  • a positive current continues to flow in the circuit after the opening of the second microswitch 2. Therefore, the diode 5 is then passing, it is excluded to open the first microswitch 1 during the period t2 if the load is inductive.
  • the time delay t2 lasts until the current is canceled when the load C is purely inductive, therefore until the end of the positive half-period of the current.
  • the common opening period of the first microswitch 1 corresponds to the range during which the diode 5 is blocking for both types of load.
  • the opening range 02 lasts (-T) and can not exceed this duration because when the load C

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Abstract

The present invention relates to a method and to a device for switching an electrical load (C) placed in an electrical circuit supplied by an AC current (i) at a frequency f and under a supply voltage (U). The method includes a sequence of opening the electrical circuit implemented by a switching device comprising a first microswitch (1), a second microswitch (2) placed in series with the first microswitch (1), and a diode (5) placed in parallel with the second microswitch (2). The opening sequence is adapted so as to switch purely capacitive electrical loads to purely inductive electrical loads without generating an electric arc.

Description

Dispositif et procédé de commutation d'un circuit électrique de puissance Device and method for switching an electrical power circuit
La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de commutation d'une charge électrique. Le procédé et le dispositif de l'invention permettent de commuter une charge électrique purement inductive à purement capacitive en évitant les phénomènes d'arc électrique.The present invention relates to a method and a device for switching an electric load. The method and the device of the invention make it possible to switch a purely inductive electric charge to purely capacitive, avoiding the phenomena of electric arc.
Il est connu que les contacts électriques d'un dispositif de commutation d'une charge électrique peuvent être soumis à des arcs électriques à l'ouverture ou à la fermeture du circuit électrique de puissance. Ces arcs électriques sont particulièrement destructeurs et risquent d'endommager le dispositif de commutation, constitué par exemple d'un ou plusieurs interrupteurs.It is known that the electrical contacts of a switching device of an electrical load can be subjected to arcing at the opening or closing of the electric power circuit. These arcs are particularly destructive and may damage the switching device, consisting for example of one or more switches.
L'apparition d'un arc électrique dépend des valeurs prises par le couple tension/intensité. Si les contacts de l'interrupteur sont en or, la valeur de la tension d'apparition d'un arc électrique est de 12 Volts et la valeur de l'intensité d'apparition d'un arc électrique est d'environ 0,3 Ampère.The appearance of an electric arc depends on the values taken by the voltage / current torque. If the switch contacts are gold, the arcing voltage value is 12 volts and the arcing intensity value is about 0.3 Ampere.
Il est connu par les brevets FR 78480 et JP61 -78020 un dispositif de commutation d'une charge électrique inductive permettant d'éviter la formation d'un arc électrique lors de l'ouverture ou de la fermeture du circuit électrique de puissance. Le dispositif est composé de deux interrupteurs en série, un premier et un second interrupteur, et d'une diode placée en parallèle de l'un des interrupteurs, par exemple du second interrupteur. A l'ouverture, le second interrupteur est ouvert en premier lorsque la diode est passante puis lorsque la diode devient bloquante, le premier interrupteur est ouvert à son tour. A la fermeture, le premier interrupteur est enclenché en premier lorsque la diode est bloquante puis lorsque la diode devient passante, le second interrupteur est enclenché à son tour.It is known from patents FR 78480 and JP61 -78020 a device for switching an inductive electrical load to prevent the formation of an electric arc when opening or closing the electric power circuit. The device is composed of two switches in series, a first and a second switch, and a diode placed in parallel with one of the switches, for example the second switch. On opening, the second switch is opened first when the diode is on and then when the diode becomes blocking, the first switch is opened in turn. On closing, the first switch is engaged first when the diode is blocking and then when the diode becomes conductive, the second switch is engaged in turn.
Dans le brevet FR 78480, la séquence de fermeture est mise en œuvre à partir d'une détection de la tension tandis que la séquence d'ouverture est mise en œuvre à partir d'une détection de courant. La commutation du circuit électrique nécessite donc l'emploi à la fois d'un détecteur de tension et d'un détecteur de courant afin de repérer les alternances positives et négatives du courant et de la tension et donc de connaître l'état de la diode. En outre, les dispositifs de commutation ainsi que les séquences d'ouverture ou de fermeture qui sont décrites dans l'art antérieur sont adaptés uniquement à la commutation d'une charge inductive.In patent FR 78480, the closing sequence is implemented from a voltage detection while the opening sequence is implemented from a current detection. The switching of the electrical circuit therefore requires the use of both a voltage detector and a current detector in order to identify the positive and negative alternations of the current and the voltage and thus to know the state of the diode. . In addition, the switching devices as well as the opening or closing sequences which are described in the prior art are suitable only for the switching of an inductive load.
Le but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif de commutation permettant l'établissement et la coupure du courant sans générer d'arc électrique sur une charge électrique purement inductive à purement capacitive par la seule mesure de la tension d'alimentation de la charge.The aim of the invention is to propose a method and a switching device allowing the establishment and the breaking of the current without generating an electric arc on a purely inductive electric charge to purely capacitive by the only measurement of the supply voltage. of the charge.
Ce but est atteint par un procédé de commutation d'une charge électrique placée dans un circuit électrique alimenté par un courant alternatif à une fréquence, sous une tension d'alimentation, ledit procédé comportant une séquence d'ouverture du circuit électrique mise en œuvre à partir d'un dispositif de commutation comprenant: un premier micro-interrupteur, un second micro-interrupteur placé en série avec le premier microinterrupteur, une diode placée en parallèle du second micro-interrupteur, caractérisé en ce que la séquence d'ouverture comprend les étapes successives suivantes : détection du passage à zéro de la tension d'alimentation lors d'un front montant de tension, première temporisation débutant après la détection du passage à zéro de la tension d'alimentation, ouverture du second micro-interrupteur sur une plage de temps débutant après la fin de la première temporisation, seconde temporisation débutant après la fin de la plage de temps allouée à l'ouverture du second micro-interrupteur, ouverture du premier micro-interrupteur débutant après la fin de la seconde temporisation.This object is achieved by a method of switching an electric charge placed in an electric circuit powered by an alternating current at a frequency, under a supply voltage, said method comprising an opening sequence of the electrical circuit implemented at from a switching device comprising: a first microswitch, a second microswitch placed in series with the first microswitch, a diode placed in parallel with the second microswitch, characterized in that the opening sequence comprises the successive steps: detection of the zero crossing of the supply voltage during a rising voltage edge, first delay starting after the detection of the zero crossing of the supply voltage, opening of the second microswitch on a range of time beginning after the end of the first time delay, second time delay starting after the end of the time period all at the opening of the second microswitch, opening of the first microswitch beginning after the end of the second timer.
Selon l'invention, en respectant une telle séquence, il est possible d'ouvrir le circuit électrique de puissance sans générer d'arc électrique.According to the invention, by respecting such a sequence, it is possible to open the electric power circuit without generating an electric arc.
Selon une particularité, la première temporisation dure — suivant la détectionAccording to one feature, the first delay lasts - depending on the detection
4/ du passage à zéro de la tension d'alimentation.4 / the zero crossing of the supply voltage.
Selon une autre particularité, la plage de temps allouée à l'ouverture du secondAccording to another particularity, the time range allocated to the opening of the second
micro-interrupteur dure Iarc étant l'intensité d'apparition d'un
Figure imgf000003_0001
arc électrique et Imax l'intensité maximale du courant circulant dans le circuit électrique. Selon une autre particularité, la seconde temporisation (t2) dure -T -At après laiarc hard microswitch being the intensity of appearance of a
Figure imgf000003_0001
arc and Imax the maximum intensity of the current flowing in the electrical circuit. According to another feature, the second timer (t2) lasts -T -At after the
fin de la plage de temps allouée à l'ouverture du second micro-interrupteur, T étant la période d'oscillation du courant.end of the time range allocated to the opening of the second microswitch, T being the period of oscillation of the current.
Selon une autre particularité, l'ouverture du premier micro-interrupteur est réaliséeAccording to another feature, the opening of the first microswitch is performed
sur une plage de temps durant —T après la fin de la seconde temporisation, T étant laover a period of time during -T after the end of the second timer, T being the
4 période d'oscillation du courant.4 oscillation period of the current.
Selon l'invention, le procédé comporte également une séquence de fermeture comprenant les étapes successives suivantes : détection du passage à zéro de la tension d'alimentation lors d'un front descendant de tension,According to the invention, the method also comprises a closing sequence comprising the following successive steps: detection of the zero crossing of the supply voltage during a falling edge of voltage,
- fermeture du premier micro-interrupteur sur une plage de temps correspondant à une arche de tension d'alimentation négative,closing the first microswitch over a time range corresponding to a negative power supply voltage ark,
fermeture du second micro-interrupteur sur une plage de temps durant —T , Tclosing the second microswitch over a period of time during -T, T
4 étant la période d'oscillation du courant, et débutant après la fin de la plage de temps allouée à la fermeture du premier micro-interrupteur.4 being the period of oscillation of the current, and beginning after the end of the time range allocated to the closing of the first microswitch.
Selon l'invention, le procédé comporte également une étape de détermination de la fréquence réelle du courant délivré.According to the invention, the method also comprises a step of determining the actual frequency of the delivered current.
Selon une autre particularité, les micro-interrupteurs sont fabriqués en technologie MEMS.According to another feature, the microswitches are manufactured in MEMS technology.
Selon une autre particularité, les micro-interrupteurs sont à actionnement magnétique. L'actionnement magnétique permet une commutation rapide des interrupteurs ce qui est nécessaire pour mettre en œuvre les séquences de fermeture et d'ouverture dans des durées très courtes.According to another feature, the microswitches are magnetically actuated. The magnetic actuation allows a fast switching of the switches which is necessary to implement the closing and opening sequences in very short durations.
Le but de l'invention est également atteint par un dispositif de commutation d'une charge électrique placée dans un circuit électrique alimenté par un courant alternatif à une fréquence f, sous une tension d'alimentation, le dispositif de commutation comprenant : un premier micro-interrupteur, un second micro-interrupteur placé en série avec le premier microinterrupteur, une diode placée en parallèle du second micro-interrupteur, des moyens de commande aptes à commander l'ouverture des microinterrupteurs suivant une séquence d'ouverture déterminée mémorisée, des moyens de détection du passage à zéro de la tension d'alimentation, caractérisé en ce que la séquence d'ouverture comprend les étapes successives suivantes : détection du passage à zéro de la tension d'alimentation lors d'un front montant de tension réalisée à l'aide des moyens de détection, première temporisation suivant la détection du passage à zéro de la tension d'alimentation, ouverture du second micro-interrupteur sur une plage de temps débutant après la fin de la première temporisation, seconde temporisation débutant après la fin de la plage de temps allouée à l'ouverture du second micro-interrupteur, ouverture du premier micro-interrupteur débutant après la fin de la seconde temporisation,The object of the invention is also achieved by a device for switching an electric charge placed in an electric circuit powered by an alternating current at a frequency f, under a supply voltage, the switching device comprising: a first microphone -switch, a second microswitch placed in series with the first microswitch, a diode placed in parallel with the second microswitch, control means able to control the opening of microswitches according to a determined opening sequence stored, means detecting the zero crossing of the supply voltage, characterized in that the opening sequence comprises the following successive steps: detection of the zero crossing of the supply voltage during a voltage rising edge carried out by means of the detection means, first time delay following the detection of the zeroing of the supply voltage, opening of the second microswitch over a time period beginning after the end of the first time delay, second time delay starting after the end of the time period allocated to the opening of the second microswitch; switch, opening of the first microswitch beginning after the end of the second delay,
Selon une particularité, la première temporisation dure — suivant la détectionAccording to one feature, the first delay lasts - depending on the detection
du passage à zéro de la tension d'alimentation.the zero crossing of the supply voltage.
Selon une autre particularité, la plage de temps allouée à l'ouverture du secondAccording to another particularity, the time range allocated to the opening of the second
micro-interrupteur dure At lare étant l'intensité d'apparition d'un
Figure imgf000005_0001
arc électrique et lmax l'intensité maximale du courant circulant dans le circuit électrique.microswitch lasts At lare being the intensity of appearance of a
Figure imgf000005_0001
electric arc and lmax the maximum intensity of the current flowing in the electric circuit.
Selon une autre particularité, la seconde temporisation dure -T -At après la finAccording to another feature, the second timer lasts -T -At after the end
de la plage de temps allouée à l'ouverture du second micro-interrupteur, T étant la période d'oscillation du courant.the time range allocated to the opening of the second microswitch, T being the period of oscillation of the current.
Selon une autre particularité, l'ouverture du premier micro-interrupteur est réaliséeAccording to another feature, the opening of the first microswitch is performed
sur une plage de temps durant —T après la fin de la seconde temporisation, T étant laover a period of time during -T after the end of the second timer, T being the
4 période d'oscillation du courant.4 oscillation period of the current.
Selon l'invention, le procédé comporte une séquence de fermeture comprenant les étapes successives suivantes : détection du passage à zéro de la tension d'alimentation lors d'un front descendant de tension,According to the invention, the method comprises a closing sequence comprising the following successive steps: detection of the zero crossing of the supply voltage during a falling edge of voltage,
- fermeture du premier micro-interrupteur sur une plage de temps correspondant à une arche de tension d'alimentation négative,closing the first microswitch over a time range corresponding to a negative power supply voltage ark,
fermeture du second micro-interrupteur sur une plage de temps durant —T , Tclosing the second microswitch over a period of time during -T, T
4 étant la période d'oscillation du courant, et débutant après la fin de la plage de temps allouée à la fermeture du premier micro-interrupteur. Selon l'invention, le dispositif de commutation comprend des moyens de détermination de la fréquence du courant délivré.4 being the period of oscillation of the current, and beginning after the end of the time range allocated to the closing of the first microswitch. According to the invention, the switching device comprises means for determining the frequency of the current delivered.
Selon une particularité, les micro-interrupteurs sont fabriqués en technologie MEMS.According to one feature, the microswitches are manufactured in MEMS technology.
Selon une autre particularité, les micro-interrupteurs sont à actionnement magnétique.According to another feature, the microswitches are magnetically actuated.
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 représente le schéma d'un circuit électrique de puissance dans lequel est placé le dispositif de commutation selon l'invention, les figures 2A et 2B représentent, lors d'une séquence de fermeture du circuit, les courbes de variation du courant et de la tension d'alimentation en fonction du temps, respectivement lorsque la charge est purement capacitive et purement inductive, les figures 3A et 3B représentent lors d'une séquence d'ouverture du circuit électrique les courbes de variation du courant et de la tension d'alimentation en fonction du temps, respectivement lorsque la charge est purement capacitive et purement inductive, la figure 4 représente en perspective un micro-interrupteur à actionnement magnétique tel qu'employé dans le dispositif de commutation de l'invention, les figures 5 à 7 représentent le micro-interrupteur de la figure 4 actionné par effet magnétique entre son état fermé et son état ouvert.Other features and advantages will appear in the detailed description which follows with reference to an embodiment given by way of example and represented by the appended drawings in which: FIG. 1 represents the diagram of a power electrical circuit in which the switching device according to the invention is placed, FIGS. 2A and 2B show, during a closing sequence of the circuit, the curves of variation of the current and of the supply voltage as a function of time, respectively when the load is purely capacitive and purely inductive, FIGS. 3A and 3B show, during an opening sequence of the electric circuit, the curves of variation of the current and of the supply voltage as a function of time, respectively when the load is purely capacitive and purely inductive, Figure 4 shows in perspective a microswitch with magnetic actuation as used in the device In FIGS. 5 to 7, the microswitch of FIG. 4 is magnetically actuated between its closed state and its open state.
Le dispositif de commutation de l'invention permet de commuter une charge électrique C placée sur un circuit électrique de puissance sans générer d'arc électrique.The switching device of the invention makes it possible to switch an electric charge C placed on an electrical power circuit without generating an electric arc.
En référence à la figure 1 , la charge électrique C est soumise à une tension d'alimentation U créée par une source S de courant alternatif i délivré à une fréquence / déterminée.With reference to FIG. 1, the electric charge C is subjected to a supply voltage U created by a source S of alternating current i delivered at a frequency / determined.
Le dispositif de commutation de l'invention est placé en série par rapport à la charge électrique C pour la commander. Le dispositif de commutation comporte deux micro-interrupteurs 1 , 2 placés en série sur le circuit électrique de puissance, désignés ci- après premier micro-interrupteur 1 et second micro-interrupteur 2. Il comporte également une diode 5 montée en parallèle de l'un des deux micro-interrupteurs, par exemple en parallèle du second micro-interrupteur 2.The switching device of the invention is placed in series with respect to the electric charge C to control it. The switching device comprises two microswitches 1, 2 placed in series on the electrical power circuit, designated below. after first microswitch 1 and second microswitch 2. It also comprises a diode 5 connected in parallel with one of the two microswitches, for example in parallel with the second microswitch 2.
Le dispositif de commutation de l'invention comprend également des moyens de commande 6 des deux micro-interrupteurs 1 , 2. Ces moyens de commande 6 commandent l'actionnement de chacun des micro-interrupteurs 1 , 2 pour ouvrir ou fermer le circuit électrique de puissance.The switching device of the invention also comprises control means 6 of the two microswitches 1, 2. These control means 6 control the actuation of each of the microswitches 1, 2 to open or close the electrical circuit of power.
Les micro-interrupteurs 1 , 2 employés sont par exemple à actionnement magnétique, électrostatique ou thermique.The microswitches 1, 2 used are for example magnetic actuation, electrostatic or thermal.
Un micro-interrupteur à actionnement magnétique peut être commuté par effet magnétique entre deux états, un état ouvert (figure 7) et un état fermé (figures 5 et 6). Il est par exemple fabriqué en technologie MEMS (pour "Micro-Electro-Mechanical System").A magnetically actuated microswitch can be magnetically switched between two states, an open state (Figure 7) and a closed state (Figures 5 and 6). It is for example manufactured in MEMS technology (for "Micro-Electro-Mechanical System").
Un exemple de configuration d'un micro-interrupteur 2 à actionnement magnétique est représenté en figures 4 à 7.An example configuration of a microswitch 2 with magnetic actuation is shown in FIGS. 4 to 7.
Le micro-interrupteur 2 comporte une membrane 20 mobile ferromagnétique déformable pouvant être actionnée en rotation autour d'un axe de rotation (R). La membrane 20 est par exemple en Fer-Nickel.The microswitch 2 comprises a deformable ferromagnetic mobile membrane 20 which can be actuated in rotation about an axis of rotation (R). The membrane 20 is for example Fer-Nickel.
La membrane 20 présente un axe longitudinal (A) et est reliée, à l'une de ses extrémités, par l'intermédiaire de bras de liaison 22a, 22b, à un ou plusieurs plots 23 d'ancrage solidaires d'un substrat 3. La membrane 20 est apte à pivoter par rapport au substrat suivant son axe (R) de rotation perpendiculaire à son axe longitudinal (A). Les bras 22a, 22b de liaison forment une liaison élastique entre la membrane 20 et le plot 23 d'ancrage et sont sollicités en flexion lors du pivotement de la membrane 20.The membrane 20 has a longitudinal axis (A) and is connected, at one of its ends, via connecting arms 22a, 22b, to one or more anchoring studs 23 integral with a substrate 3. The membrane 20 is pivotable relative to the substrate along its axis (R) of rotation perpendicular to its longitudinal axis (A). The linking arms 22a, 22b form an elastic connection between the membrane 20 and the anchor pad 23 and are biased during the pivoting of the membrane 20.
A son extrémité distale par rapport à son axe de rotation, la membrane 20 porte un contact mobile 21. En pivotant, la membrane 20 peut prendre au moins deux états déterminés, un état ouvert (figure 7) dans lequel deux pistes électriques 31 , 32 fixes déposées sur le substrat 3 sont déconnectées ou un état fermé (figures 5 et 6) dans lequel les deux pistes 31 , 32 sont reliées entre elles par le contact mobile 21 porté par la membrane 20. Sur la figure 4, la membrane 20 est à l'état repos, dans une position parallèle à la surface du substrat 3. Les moyens de commande 6 sont par exemple de type magnétique. L'actionnement magnétique consiste à soumettre une membrane 20 d'un microinterrupteur 2 magnétique tel que décrit ci-dessus à un champ magnétique permanent B0, préférentiellement uniforme et par exemple de direction perpendiculaire à la surface du substrat 3 pour maintenir la membrane 20 dans chacun de ses états, ouvert ou fermé, et à appliquer un champ magnétique temporaire BSi pour piloter le passage de la membrane 20 d'un état à l'autre. Pour cela, les moyens de commande 6 comportent par exemple un aimant permanent (non représenté) par exemple fixé sous le substrat 3 pour générer le champ magnétique permanent B0 et une bobine d'excitation (non représentée) commandée pour générer le champ magnétique temporaire BSi. La bobine d'excitation est par exemple planaire, intégrée au substrat 3, ou de type solénoïde entourant le substrat et la membrane 20. Le passage d'un courant dans la bobine d'excitation génère un champ magnétique BSi de direction parallèle au substrat 3 et parallèle à l'axe longitudinal (A) de la membrane 20 pour commander le basculement de la membrane 20 de l'un de ses états vers l'autre de ses états. Le sens du courant traversant la bobine d'excitation décide du pivotement de la membrane 20 vers l'un ou l'autre de ses états.At its end distal to its axis of rotation, the membrane 20 carries a movable contact 21. By pivoting, the membrane 20 can take at least two determined states, an open state (Figure 7) in which two electrical tracks 31, 32 fixed on the substrate 3 are disconnected or a closed state (Figures 5 and 6) in which the two tracks 31, 32 are interconnected by the movable contact 21 carried by the membrane 20. In Figure 4, the membrane 20 is in the idle state, in a position parallel to the surface of the substrate 3. The control means 6 are for example magnetic type. The magnetic actuation consists in subjecting a membrane 20 of a magnetic microswitch 2 as described above to a permanent magnetic field B 0 , which is preferably uniform and, for example, in a direction perpendicular to the surface of the substrate 3 to hold the membrane 20 in place. each of its states, open or closed, and to apply a temporary magnetic field BSi to control the passage of the membrane 20 from one state to another. For this, the control means 6 comprise for example a permanent magnet (not shown) for example fixed under the substrate 3 to generate the permanent magnetic field B 0 and an excitation coil (not shown) controlled to generate the temporary magnetic field BSi. The excitation coil is for example planar, integrated in the substrate 3, or of solenoid type surrounding the substrate and the membrane 20. The passage of a current in the excitation coil generates a magnetic field BSi of direction parallel to the substrate 3 and parallel to the longitudinal axis (A) of the membrane 20 to control the tilting of the membrane 20 from one of its states to the other of its states. The direction of the current flowing through the excitation coil decides on the pivoting of the membrane 20 towards one or the other of its states.
Le substrat 3 supportant la membrane 20 est placé sous l'effet du premier champ magnétique B0. Comme représenté en figure 5, le premier champ magnétique B0 génère initialement une composante magnétique BP2 dans la membrane 20 suivant son axe longitudinal (A). Le couple magnétique résultant du premier champ magnétique B0 et de la composante BP2 générée dans la membrane 20 maintient la membrane 20 dans l'un de ses états, par exemple l'état fermé sur la figure 5.The substrate 3 supporting the membrane 20 is placed under the effect of the first magnetic field B 0 . As represented in FIG. 5, the first magnetic field B 0 initially generates a magnetic component BP 2 in the membrane 20 along its longitudinal axis (A). The magnetic torque resulting from the first magnetic field B 0 and the BP component 2 generated in the membrane 20 holds the membrane 20 in one of its states, for example the closed state in FIG. 5.
En référence à la figure 6, le passage d'un courant, dans un sens défini, dans la bobine d'excitation génère un second champ magnétique BSi dont la direction est parallèle au substrat 3 et parallèle à l'axe longitudinal (A) de la membrane 20, son orientation dépendant du sens du courant délivré dans la bobine d'excitation. Le second champ magnétique BSi créé par la bobine d'excitation génère une composante magnétique BP3 dans la couche magnétique de la membrane 20. Si le courant est délivré dans un sens approprié, cette nouvelle composante magnétique BP3 s'oppose à la composante BP2 générée dans la couche magnétique de la membrane 20 par le premier champ magnétique B0. Si la composante BP3 générée par la bobine d'excitation est d'intensité supérieure à celle générée par le premier champ magnétique B0, le couple magnétique résultant du premier champ magnétique B0 et de cette composante BP3 s'inverse et provoque le basculement de la membrane 20 de son état fermé vers son état ouvert (figure 7). Une fois le basculement de la membrane 20 effectué, l'alimentation en courant de la bobine d'excitation n'est plus nécessaire. Selon l'invention, le second champ magnétique BSi créé par la bobine d'excitation n'est que transitoire et n'est utile que pour faire pivoter la membrane 20 d'un état à l'autre. Comme représenté en figure 7, la membrane 20 est ensuite maintenue dans son état ouvert sous l'effet du seul premier champ magnétique B0 créant une nouvelle composante magnétique BP4 dans la membrane 20. Le nouveau couple magnétique créé entre le premier champ magnétique B0 et la composante BP4 générée dans la membrane 20 impose à la membrane 20 de se maintenir dans son état ouvert (figure 7).With reference to FIG. 6, the passage of a current, in a defined direction, in the excitation coil generates a second magnetic field BSi whose direction is parallel to the substrate 3 and parallel to the longitudinal axis (A) of the membrane 20, its orientation depending on the direction of the current delivered in the excitation coil. The second magnetic field BSi created by the excitation coil generates a magnetic component BP 3 in the magnetic layer of the membrane 20. If the current is delivered in a suitable direction, this new magnetic component BP 3 opposes the BP component 2 generated in the magnetic layer of the membrane 20 by the first magnetic field B 0 . If the BP component 3 generated by the excitation coil is of greater intensity than that generated by the first magnetic field B 0 , the magnetic torque resulting from the first magnetic field B 0 and this BP 3 component is reversed and causes the tilting the membrane 20 from its closed state to its open state (FIG. 7). Once the diaphragm has been tilted, the power supply to the excitation coil is no longer necessary. According to the invention, the second magnetic field BSi created by the excitation coil is only transient and is only useful for pivoting the membrane 20 from one state to another. As represented in FIG. 7, the membrane 20 is then kept in its open state under the effect of the only first magnetic field B 0 creating a new magnetic component BP 4 in the membrane 20. The new magnetic pair created between the first magnetic field B 0 and the BP component 4 generated in the membrane 20 requires the membrane 20 to remain in its open state (Figure 7).
Le dispositif de commutation de l'invention comporte également des moyens de mesure de la tension d'alimentation 7 fournie par la source S de courant alternatif associés à des moyens de détection 8 du passage à zéro de la tension. Ces moyens de détection 8 sont en interaction avec les moyens de commande 6 des micro-interrupteurs 1 , 2.The switching device of the invention also comprises means for measuring the supply voltage supplied by the AC source S associated with means 8 for detecting the zero crossing of the voltage. These detection means 8 interact with the control means 6 of the microswitches 1, 2.
Selon l'invention, les moyens de commande 6 mémorisent une séquence d'ouverture et une séquence de fermeture pour commander l'ouverture et la fermeture du circuit électrique de puissance sans générer d'arc électrique.According to the invention, the control means 6 memorize an opening sequence and a closing sequence for controlling the opening and closing of the electric power circuit without generating an electric arc.
Les micro-interrupteurs 1 , 2 étant initialement ouverts, une séquence de fermeture du circuit électrique de puissance se produit de la manière suivante :Since the microswitches 1, 2 are initially open, a closing sequence of the electrical power circuit occurs as follows:
- fermeture du premier micro-interrupteur 1 lorsque l'arche de tension est négative. Ainsi au moment de la fermeture, la diode 5 est bloquante et protège le relais contre l'apparition d'arc électrique.- Closing of the first microswitch 1 when the voltage ark is negative. Thus at the time of closing, the diode 5 is blocking and protects the relay against the appearance of electric arc.
- fermeture du second micro-interrupteur 2 à l'arche de tension positive suivante car la diode 5 est alors passante et protège donc le second microinterrupteur 2 contre l'apparition d'arc électrique.- Closing the second microswitch 2 to the next positive voltage arcing because the diode 5 is then conducting and thus protects the second microswitch 2 against the appearance of electric arc.
Les micro-interrupteurs 1 , 2 étant initialement fermés, une séquence d'ouverture du circuit électrique de puissance se produit de la manière suivante : ouverture du second micro-interrupteur 2 lorsque l'arche de courant est positive. Ainsi au moment de l'ouverture, la diode 5 va devenir passante et va permettre de garantir une tension aux bornes du second micro-interrupteur 2 égale à sa tension directe. Or il est connu que la tension directe d'une diode 5 est relativement faible, de l'ordre de 0,7 V pour une diode au silicium, et toujours inférieure à la tension d'apparition d'un arc électrique. ouverture du premier micro-interrupteur 1 lorsque l'arche de courant devient négative. Ainsi au moment de l'ouverture du premier micro-interrupteur 1 , la diode 5 est bloquante et aucun courant ne circule dans le premier microinterrupteur 1 qui est alors protégé contre l'apparition d'arc électrique.Since the microswitches 1, 2 are initially closed, an opening sequence of the electrical power circuit occurs as follows: opening of the second microswitch 2 when the current ark is positive. Thus at the time of opening, the diode 5 will become busy and will ensure a voltage across the second microswitch 2 equal to its forward voltage. However, it is known that the direct voltage of a diode 5 is relatively low, of the order of 0.7 V for a silicon diode, and always lower than the voltage of appearance of an electric arc. opening of the first microswitch 1 when the current arch becomes negative. Thus at the moment of opening of the first microswitch 1, the diode 5 is blocking and no current flows in the first microswitch 1 which is then protected against the appearance of electric arc.
Cependant la séquence d'ouverture ou de fermeture doit prendre en compte la nature de la charge électrique C. En effet, Lorsque la charge électrique C est inductive, il existe un déphasage entre le courant i et la tension d'alimentation U compris entre 0 et 90°. En revanche lorsque la charge électrique C est capacitive, le déphasage entre le courant i et la tension d'alimentation U est compris entre 0 et -90°.However, the opening or closing sequence must take into account the nature of the electric charge C. Indeed, when the electric charge C is inductive, there is a phase difference between the current i and the supply voltage U between 0 and 90 °. On the other hand, when the electric charge C is capacitive, the phase difference between the current i and the supply voltage U is between 0 and -90 °.
Selon l'invention, les moyens de commande 6 mémorisent et appliquent une séquence de fermeture et une séquence d'ouverture du circuit électrique adaptées à tous types de charges électriques C, de purement inductive à purement capacitive. En outre, selon l'invention, les séquences sont mises en œuvre en employant uniquement un capteur de tension.According to the invention, the control means 6 memorize and apply a closing sequence and an opening sequence of the electrical circuit adapted to all types of electrical charges C, from purely inductive to purely capacitive. In addition, according to the invention, the sequences are implemented using only a voltage sensor.
En référence aux figures 2A et 2B, la séquence de fermeture du circuit électrique de puissance adaptée à des charges purement inductives à purement capacitives est la suivante : fermeture f1 du premier micro-interrupteur 1 :With reference to FIGS. 2A and 2B, the closing sequence of the electrical power circuit adapted to purely inductive to purely capacitive loads is as follows: closure f1 of the first microswitch 1:
Cette fermeture f1 intervient lorsque l'arche de tension est négative. Les moyens de mesure et de détection 7, 8 détectent le passage à zéro de la tension U dans un front descendant. En fonction de cette détection, les moyens de commande 6 commandent la fermeture f1 du premier micro-interrupteur 1. La fermeture f1 peut donc se produire surThis closure f1 occurs when the voltage arch is negative. The measuring and detecting means 7, 8 detect the zero crossing of the voltage U in a falling edge. According to this detection, the control means 6 control the closing f1 of the first microswitch 1. The closure f1 can therefore occur on
une demi-période (-T ) après le passage à zéro de la tension,half a period (-T) after zeroing of the voltage,
fermeture f2 du second micro-interrupteur 2 :closing f2 of the second microswitch 2:
Cette fermeture f2 intervient au cours du quart de période (-T ) suivant. PendantThis closure f2 occurs during the following quarter-period (-T). during
4 cette durée, la tension d'alimentation U est positive et le courant i positif également pour les deux types de charge, purement capacitive et purement inductive. La diode 5 est alors passante et protège donc le second micro-interrupteur 2 contre l'apparition d'arc électrique.At this time, the supply voltage U is positive and the current i positive also for both types of load, purely capacitive and purely inductive. The diode 5 is then conducting and thus protects the second microswitch 2 against the appearance of electric arc.
En référence aux figures 3A et 3B, la séquence d'ouverture du circuit électrique de puissance alimentant une charge électrique C de purement inductive à purement capacitive suit les étapes suivantes : Temporisation t1 :With reference to FIGS. 3A and 3B, the opening sequence of the electric power circuit supplying an electric charge C of purely inductive to purely capacitive follows the following steps: Time delay t1:
A partir de la détection du passage à zéro de la tension d'alimentation U au cours d'un front montant, réalisé grâce aux moyens de mesure 7 et aux moyens de détection 8, un retard fixe t1 est commandé avant l'ouverture du second micro-interrupteur 2. Lorsque la charge C est purement inductive (figure 3B), le déphasage positif du courant i par rapport à la tension U oblige en effet à temporiser d'une certaine durée avant que l'archeFrom the detection of the zero crossing of the supply voltage U during a rising edge, achieved by the measuring means 7 and the detection means 8, a fixed delay t1 is controlled before the opening of the second micro-switch 2. When the load C is purely inductive (Figure 3B), the positive phase shift of the current i with respect to the voltage U requires indeed to delay a certain time before the arch
de courant soit positive. Un retard fixe correspondant à ( — ) est laissé après la détectioncurrent is positive. A fixed delay corresponding to (-) is left after detection
du passage à zéro de la tension pour effectuer la coupure de manière certaine sur uneof the zero crossing of the voltage to effect the break in a certain way on a
arche de courant positive. Cette valeur de ( — ) correspond au déphasage de 90° entrepositive current arch. This value of (-) corresponds to the phase shift of 90 ° between
4/ la tension et l'intensité. Effectuer cette temporisation t1 permet de s'affranchir d'une mesure de courant et donc de l'emploi d'un capteur de courant.4 / voltage and intensity. Performing this delay t1 makes it possible to dispense with a measurement of current and therefore the use of a current sensor.
Ouverture 01 du second micro-interrupteur 2.Opening 01 of the second microswitch 2.
Cette ouverture 01 intervient lorsque l'arche de courant est positive. La séquence d'ouverture étant applicable à tous types de charge, l'ouverture du second microinterrupteur 2 ne peut intervenir que pendant une durée Δ^ très courte après la temporisation t1. Cette durée Δ^ correspond à la période au cours de laquelle l'arche de courant est positive, c'est-à-dire au cours de laquelle la diode 5 est passante, à la fois pour la charge C purement capacitive et la charge purement inductive. Cette durée Δ^ correspond à celle au bout duquel le courant i sur une onde sinusoïdale atteint la valeur seuil d'apparition d'un arc électrique, qui est par exemple de 0,3 Ampère. De manière connue, l'équation du courant instantané i(t) s'écrit : i(t) = Im αx *sin(ωt) avec : Imαx = Ieff ^ ^fï ; dans laquelle leff est l'intensité efficace et est par exemple égale à 2A donc Imαx = 2-JÏ co = 2 *π */ avec f représentant la fréquence du courant / = 50Hz ; donc z'(ΔO = 2V2 * sin(2 *π * 50 * ΔO et i(At) = 0.3,4 en renversant l'équation :This opening 01 occurs when the current arch is positive. The opening sequence being applicable to all types of load, the opening of the second microswitch 2 can intervene only for a very short time Δ ^ after the time delay t1. This duration Δ ^ corresponds to the period during which the current arc is positive, that is to say during which the diode 5 is conducting, for both the purely capacitive load C and the load purely. inductive. This duration Δ ^ corresponds to that at the end of which the current i on a sinusoidal wave reaches the threshold value of occurrence of an electric arc, which is for example 0.3 Ampere. In known manner, the equation of the instantaneous current i (t) is written: i (t) = Im αx * sin (ωt) with: Imαx = Iff ^ ^ f; in which leff is the effective intensity and is, for example, equal to 2A, therefore Imαx = 2 -J 1 co = 2 * π * / with f representing the frequency of the current / = 50 Hz; therefore z ' (ΔO = 2V2 * sin (2 * π * 50 * ΔO and i (At) = 0.3.4 by reversing the equation:
Figure imgf000011_0001
soit :
Figure imgf000012_0001
At = 338/15
Figure imgf000011_0001
is :
Figure imgf000012_0001
At = 338/15
L'ouverture du second micro-interrupteur ne pourra donc intervenir qu'au cours de cette durée Δ^ afin d'établir de manière certaine la coupure sans générer d'arc électrique et ceci quelle que soit la nature de la charge électrique C. Il existe ainsi une plage temporelle commune au cas inductif et au cas capacitif pendant laquelle il est possible d'ouvrir le second micro-interrupteur 2 sans générer d'arc électrique.The opening of the second microswitch can therefore only occur during this period Δ ^ to establish in a certain way the cut without generating an electric arc and this regardless of the nature of the electric charge C. There is thus a time range common to the inductive case and the capacitive case during which it is possible to open the second microswitch 2 without generating an electric arc.
A partir de la détection du zéro de tension effectuée lors d'un front montant de tension grâce aux moyens de mesure 7 et aux moyens de détection 8, le second micro¬From the detection of the voltage zero made during a voltage rising edge thanks to the measuring means 7 and the detection means 8, the second micro¬
interrupteur 2 pourra donc être ouvert dans une plage de temps Δ^ comprise entre ( — )switch 2 can be opened in a time range Δ ^ between (-)
4/4 /
et (— + At ). 4/and (- + At). 4 /
temporisation t2 :time delay t2:
Cette nouvelle temporisation t2 est nécessaire avant de commander l'ouverture du premier micro-interrupteur 1. Compte tenu du déphasage positif entre le courant i et la tension U lorsque la charge C est purement inductive, un courant positif continue de circuler dans le circuit après l'ouverture du second micro-interrupteur 2. Par conséquent, la diode 5 étant alors passante, il est exclu d'ouvrir le premier micro-interrupteur 1 au cours de la période t2 si la charge est inductive. La temporisation t2 dure jusqu'à l'annulation du courant lorsque la charge C est purement inductive, donc jusqu'à la fin de la demi-période positive du courant. Après la fin de la phase d'ouverture 01 du second micro-interrupteurThis new delay t2 is necessary before controlling the opening of the first microswitch 1. Given the positive phase difference between the current i and the voltage U when the load C is purely inductive, a positive current continues to flow in the circuit after the opening of the second microswitch 2. Therefore, the diode 5 is then passing, it is excluded to open the first microswitch 1 during the period t2 if the load is inductive. The time delay t2 lasts until the current is canceled when the load C is purely inductive, therefore until the end of the positive half-period of the current. After the end of the opening phase 01 of the second microswitch
2, la temporisation t2 doit durer (-T -At ).2, the timer t2 must last (-T -At).
22
Ouverture 02 du premier micro-interrupteur 1 :Opening 02 of the first microswitch 1:
Que la charge C soit purement inductive ou purement capacitive, la période commune d'ouverture du premier micro-interrupteur 1 correspond à la plage pendant laquelle la diode 5 est bloquante pour les deux types de charge. Après la temporisation t2,Whether the load C is purely inductive or purely capacitive, the common opening period of the first microswitch 1 corresponds to the range during which the diode 5 is blocking for both types of load. After timer t2,
la plage d'ouverture 02 dure (-T ) et ne peut excéder cette durée car lorsque la charge Cthe opening range 02 lasts (-T) and can not exceed this duration because when the load C
4 est purement inductive, une nouvelle alternance positive de la tension U entraîne l'apparition d'un courant i dans le circuit et rend la diode 5 de nouveau passante. Afin de pouvoir mettre en œuvre l'invention, la commutation des microinterrupteurs doit être très rapide. L'emploi de micro-interrupteurs MEMS à actionnement magnétique tels que décrits ci-dessus en liaison avec les figures 4 à 7, répond parfaitement à cet objectif de rapidité.4 is purely inductive, a new positive halfwave of the voltage U causes the appearance of a current i in the circuit and makes the diode 5 again passing. In order to implement the invention, the switching microswitches must be very fast. The use of MEMS microswitches with magnetic actuation as described above in connection with FIGS. 4 to 7, perfectly meets this objective of speed.
En outre, étant donné que les séquences décrites s'appliquent à des charges pouvant être de purement capacitives à purement inductives qui constituent les deux cas extrêmes, elles s'appliquent bien entendu à tous les autres types de charge tels que les charges résistives.In addition, since the sequences described apply to purely capacitive to purely inductive loads which constitute the two extreme cases, they apply, of course, to all other types of load such as resistive loads.
Selon l'invention, il est possible de prévoir des moyens de détermination de la fréquence réelle du courant circulant dans le circuit. Cette détermination permet de fiabiliser le dispositif en adaptant la séquence d'ouverture à la fréquence réelle déterminée.According to the invention, it is possible to provide means for determining the actual frequency of the current flowing in the circuit. This determination makes the device more reliable by adapting the opening sequence to the actual determined frequency.
Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer d'autres variantes et perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents. It is understood that one can, without departing from the scope of the invention, imagine other variants and refinements of detail and even consider the use of equivalent means.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de commutation d'une charge électrique (C) placée dans un circuit électrique alimenté par un courant alternatif (i) à une fréquence f, sous une tension d'alimentation (U), ledit procédé comportant une séquence d'ouverture du circuit électrique mise en œuvre à partir d'un dispositif de commutation comprenant : un premier micro-interrupteur (1 ), un second micro-interrupteur (2) placé en série avec le premier microinterrupteur (1 ), une diode (5) placée en parallèle du second micro-interrupteur (2), caractérisé en ce que la séquence d'ouverture comprend les étapes successives suivantes : détection du passage à zéro de la tension d'alimentation (U) lors d'un front montant de tension, première temporisation (t1 ) débutant après la détection du passage à zéro de la tension d'alimentation (U), ouverture (01 ) du second micro-interrupteur (2) sur une plage de temps débutant après la fin de la première temporisation (t1 ), seconde temporisation (t2) débutant après la fin de la plage de temps allouée à l'ouverture du second micro-interrupteur (2), ouverture (02) du premier micro-interrupteur (1 ) débutant après la fin de la seconde temporisation.A method of switching an electric charge (C) placed in an electric circuit powered by an alternating current (i) at a frequency f, under a supply voltage (U), said method comprising an opening sequence of the electrical circuit implemented from a switching device comprising: a first microswitch (1), a second microswitch (2) placed in series with the first microswitch (1), a diode (5) placed in parallel of the second microswitch (2), characterized in that the opening sequence comprises the following successive steps: detection of the zero crossing of the supply voltage (U) during a rising voltage edge, first delay (t1) beginning after the detection of the zero crossing of the supply voltage (U), opening (01) of the second microswitch (2) over a time period beginning after the end of the first timer (t1), second timer (t2) beginning after the end of the time range allocated to the opening of the second microswitch (2), opening (02) of the first microswitch (1) starting after the end of the second timer.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la première2. Method according to claim 1, characterized in that the first
temporisation (t1 ) dure — suivant la détection du passage à zéro de la tensiontime delay (t1) lasts - following the detection of the zero crossing of the voltage
4/ d'alimentation (U).4 / supply (U).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la plage de temps allouée à l'ouverture (01 ) du second micro-interrupteur dure3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the time range allocated to the opening (01) of the second microswitch lasts
Iarc étant l'intensité d'apparition d'un arc électrique et
Figure imgf000014_0001
Iarc being the intensity of occurrence of an electric arc and
Figure imgf000014_0001
Imax l'intensité maximale du courant circulant dans le circuit électrique.Imax the maximum intensity of the current flowing in the electric circuit.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la4. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the
seconde temporisation (t2) dure -T -At après la fin de la plage de temps allouée àsecond timer (t2) lasts -T -At after the end of the time range allocated to
l'ouverture (01 ) du second micro-interrupteur, T étant la période d'oscillation du courant (i). the opening (01) of the second microswitch, T being the oscillation period of the current (i).
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'ouverture (02) du premier micro-interrupteur (1 ) est réalisée sur une plage de temps5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the opening (02) of the first microswitch (1) is performed over a period of time
durant —T après la fin de la seconde temporisation (t2), T étant la périodeduring -T after the end of the second timer (t2), T being the period
4 d'oscillation du courant (i).4 oscillation of the current (i).
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une séquence de fermeture comprenant les étapes successives suivantes : détection du passage à zéro de la tension d'alimentation lors d'un front descendant de tension, fermeture (f1 ) du premier micro-interrupteur (1 ) sur une plage de temps correspondant à une arche de tension d'alimentation (U) négative, - fermeture (f2) du second micro-interrupteur (2) sur une plage de temps durant6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises a closing sequence comprising the following successive steps: detection of the zero crossing of the supply voltage during a falling edge of voltage, closing (f1) of the first microswitch (1) over a time range corresponding to a negative voltage supply arc (U), - closing (f2) of the second microswitch (2) over a period of time during
—T , T étant la période d'oscillation du courant (i), et débutant après la fin de-T, T being the period of oscillation of the current (i), and beginning after the end of
4 la plage de temps allouée à la fermeture (f1 ) du premier micro-interrupteur (1 ).4 the time allocated for the closing (f1) of the first microswitch (1).
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de détermination de la fréquence réelle du courant délivré.7. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises a step of determining the actual frequency of the current delivered.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les micro-interrupteurs (1 , 2) sont fabriqués en technologie MEMS.8. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the microswitches (1, 2) are manufactured in MEMS technology.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les micro-interrupteurs (1 , 2) sont à actionnement magnétique.9. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the microswitches (1, 2) are magnetically actuated.
10. Dispositif de commutation d'une charge électrique (C) placée dans un circuit électrique alimenté par un courant alternatif (i) à une fréquence f, sous une tension d'alimentation (U), le dispositif de commutation comprenant : un premier micro-interrupteur (1 ), un second micro-interrupteur (2) placé en série avec le premier microinterrupteur (1 ), une diode (5) placée en parallèle du second micro-interrupteur (2), des moyens de commande (6) aptes à commander l'ouverture des microinterrupteurs (1 , 2) suivant une séquence d'ouverture déterminée mémorisée, des moyens de détection (8) du passage à zéro de la tension d'alimentation, caractérisé en ce que la séquence d'ouverture comprend les étapes successives suivantes : détection du passage à zéro de la tension d'alimentation lors d'un front montant de tension réalisée à l'aide des moyens de détection (8), première temporisation (t1 ) suivant la détection du passage à zéro de la tension d'alimentation, ouverture (01 ) du second micro-interrupteur (2) sur une plage de temps débutant après la fin de la première temporisation (t1 ), seconde temporisation (t2) débutant après la fin de la plage de temps allouée à l'ouverture du second micro-interrupteur (2), ouverture (02) du premier micro-interrupteur (1 ) débutant après la fin de la seconde temporisation (t2),10. Device for switching an electric charge (C) placed in an electric circuit powered by an alternating current (i) at a frequency f, under a supply voltage (U), the switching device comprising: a first microphone -switch (1), a second microswitch (2) placed in series with the first microswitch (1), a diode (5) placed in parallel with the second microswitch (2), control means (6) suitable controlling the opening of the microswitches (1, 2) according to a stored predetermined opening sequence, means (8) for detecting the zero crossing of the supply voltage, characterized in that the opening sequence comprises the following successive steps: detection of the zero crossing of the supply voltage during a rising voltage edge carried out using the detection means (8), first delay (t1) following the detection of the zero crossing of the supply voltage, opening (01) the second microswitch (2) over a time period beginning after the end of the first timer (t1), second timer (t2) starting after the end of the time slot allocated to the opening of the second microswitch (2), opening (02) of the first microswitch (1) starting after the end of the second timer (t2),
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la première11. Device according to claim 10, characterized in that the first
temporisation (t1 ) dure — suivant la détection du passage à zéro de la tensiontime delay (t1) lasts - following the detection of the zero crossing of the voltage
4/ d'alimentation.4 / power supply.
12. Dispositif selon la revendication 10 ou 11 , caractérisé en ce que la plage de temps allouée à l'ouverture (01 ) du second micro-interrupteur dure12. Device according to claim 10 or 11, characterized in that the time range allocated to the opening (01) of the second microswitch lasts
At lare étant l'intensité d'apparition d'un arc électrique et
Figure imgf000016_0001
lmax l'intensité maximale du courant circulant dans le circuit électrique.At lare being the intensity of occurrence of an electric arc and
Figure imgf000016_0001
lmax the maximum intensity of the current flowing in the electric circuit.
13. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que la13. Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the
seconde temporisation dure -T-At après la fin de la plage de temps allouée àsecond timeout lasts -T-At after the end of the time range allocated to
l'ouverture (01 ) du second micro-interrupteur (2), T étant la période d'oscillation du courant (i).the opening (01) of the second microswitch (2), T being the oscillation period of the current (i).
14. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que l'ouverture (02) du premier micro-interrupteur (1 ) est réalisée sur une plage de temps14. Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that the opening (02) of the first microswitch (1) is carried out over a period of time
durant —T après la fin de la seconde temporisation, T étant la période d'oscillation duduring -T after the end of the second delay, T being the oscillation period of the
4 courant (i).4 current (i).
15. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte une séquence de fermeture comprenant les étapes successives suivantes : détection du passage à zéro de la tension d'alimentation lors d'un front descendant de tension,15. Device according to one of claims 10 to 14, characterized in that it comprises a closing sequence comprising the following successive steps: detection of the zero crossing of the supply voltage during a falling edge of voltage,
- fermeture (f1 ) du premier micro-interrupteur (1 ) sur une plage de temps correspondant à une arche de tension d'alimentation (U) négative, fermeture (f2) du second micro-interrupteur (2) sur une plage de temps durant- closing (f1) of the first microswitch (1) over a time range corresponding to a negative voltage supply aram (U), closing (f2) of the second microswitch (2) over a period of time during
—T , T étant la période d'oscillation du courant (i), et débutant après la fin de-T, T being the period of oscillation of the current (i), and beginning after the end of
4 la plage de temps allouée à la fermeture (f1 ) du premier micro-interrupteur (1 ). 4 the time allocated for the closing (f1) of the first microswitch (1).
16. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que le dispositif de commutation comprend des moyens de détermination de la fréquence du courant délivré.16. Device according to one of claims 10 to 15, characterized in that the switching device comprises means for determining the frequency of the current delivered.
17. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 16, caractérisé en ce que les micro-interrupteurs (1 , 2) sont fabriqués en technologie MEMS.17. Device according to one of claims 10 to 16, characterized in that the microswitches (1, 2) are manufactured in MEMS technology.
18. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 17, caractérisé en ce que les micro-interrupteurs (1 , 2) sont à actionnement magnétique. 18. Device according to one of claims 10 to 17, characterized in that the microswitches (1, 2) are magnetically actuated.
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