Dispositif de détection pour vérifier si un élément d'une installation électrique
est sous tension
La présente invention concerne un dispositif de détection pour vérifier si, dans une installation électrique de tension nominale déterminée, dans laquelle toute distance entre éléments nus entre lesquels cette tension nominale est susceptible de régner est supérieure à une valeur minimale déterminée, un élément est ou non sous tension par rapport à un potentiel de référence.
Le dispositif de détection faisant l'objet de l'invention comprend un élément de contact susceptible d'être mis en contact avec l'élément à vérifier de l'installation, une armature susceptible de coopérer électriquement avec un corps ayant le potentiel de référence (ce corps pouvant être le sol lui-même, la main de l'opérateur qui tient le dispositif, un objet environnant relié au sol, un conducteur de phase ou de polarité différente, etc., et ladite armature pouvant coopérer avec ce corps soit par connexion à travers une résistance supplémentaire, soit par capacité), et des moyens conducteurs reliant ledit élément de contact à ladite armature et comprenant une lampe indicatrice.
Dans des dispositifs connus de ce genre, les moyens qui relient entre eux l'élément de contact et la lampe, ceux qui relient la lampe à ladite armature, et cette armature elle-même, sont en partie constitués par un conducteur métallique de forte section, disposé dans un tube de matière isolante qui agit aussi comme diélectrique disposé entre l'armature et le corps présentant le potentiel de référence, si ceux-ci coopèrent par capacité.
Dans le cas d'une perforation due à un défaut de la matière isolante, le contact dès lors possible entre les moyens conducteurs et l'armature d'une part et des corps reliés à la terre ou d'autres éléments de l'installation aura pour effet de laisser passer à travers le dispositif, à travers ces corps ou vers ces autres éléments un courant d'intensité inadmissible, voire mortelle pour l'opérateur si c'est sa main qui au lieu de coopérer capacitivement avec ladite armature, entre en contact direct avec celle-ci.
L'invention vise à parer ce danger.
A cet effet, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'une partie au moins desdits moyens conducteurs et de ladite armature présente une résistance telle que si l'on appliquait entre l'élément de contact et un point quelconque de cette partie séparé de l'élément de contact par une distance égale à ladite valeur minimale déterminée, ou entre deux points quelconques de cette partie séparés entre eux par une telle distance, une tension égale à ladite tension nominale, le courant engendré par cette tension serait inférieur à 5 milliampères.
De ce fait, même si l'enveloppe isolante était perforée en un point quelconque de la surface desdits moyens conducteurs ou de ladite armature au moment où ce point est rapproché d'un corps relié à la terre ou d'un élément de potentiel différent pendant que le dispositif est appliqué à un élément sous tension, l'intensité du courant qui s'établira à travers le dispositif et à travers ce corps ne dépassera pas 5 milliampères, valeur qui peut être considérée comme limite de l'intensité permettant encore d'éviter des dégâts matériels.
Dans une forme d'exécution de ce dispositif, l'armature précitée peut être disposée à l'intérieur d'un manche isolant destiné à être saisi de la main dans une zone limitée, par exemple par une garde, de façon que la main ne se rapproche pas dangereusement des éléments de l'installation susceptibles d'être sous tension.
Cependant, il peut être désirable dans ce cas de tenir compte du risque de perforation électrique de la paroi du manche qui isole la main de l'armature ainsi que de la paroi qui isole les moyens conducteurs de ces éléments de l'installation susceptibles d'être sous tension et pouvant être plus rapprochés de la main que l'élément de contact. I1 serait
alors possible, en cas de perforation simultanée en ces deux endroits, qu'une décharge vers la terre se fasse d'un élément sous tension de l'installation, à travers les moyens conducteurs, l'armature et la main de l'opérateur. Une telle décharge ne serait pas inoffensive pour l'opérateur malgré que la résistance des moyens conducteurs et de l'armature, selon l'invention, limite le courant de décharge à 5 milliampères.
Dans cette forme d'exécution, il est donc recommandable qu'une partie au moins desdits moyens conducteurs et de ladite armature présente une résistance telle que si l'on appliquait, entre deux points quelconques de ladite partie des moyens conducteurs et de ladite armature séparés l'un de l'autre par une distance égale à ladite valeur minimale et dont l'un au moins est plus éloigné de l'élément de contact que ladite garde, une tension égale à ladite tension nominale, le courant engendré par cette tension serait inférieur à 2,5 milliampères.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif objet de l'invention.
Le dispositif de détection représenté comprend une tête 1 en matière isolante montée sur une perche constituée par un tube 2, également en matière isolante, munie d'un manche 3 à son extrémité arrière, opposée à la tête 1. Dans celle-ci, une lampe indicatrice constituée par un tube à décharge indiqué schématiquement en 4 est logée de manière à être bien visible de l'arrière. A son extrémité avant, la tête 1 porte, sur un prolongement isolant tubulaire 5 une pièce de contact métallique 6 en forme de S destinée à être mise en contact avec un élément conducteur 7 d'une installation électrique lorsqu'on veut vérifier si cet élément est sous tension.
Cette pièce de contact 6 est reliée par un conducteur 8 de résistance déterminée dont on parlera plus loin répartie sur toute sa longueur, à une borne 9 logée dans la tête 1 et qui à son tour est reliée électriquement à l'une des électrodes du tube à décharge 4, comme indiqué schématiquement en 10. L'électrode opposée du tube à décharge 4 est reliée électriquement, comme indiqué en 11, à une autre borne 12 également logée dans la tête 1. Les liaisons 10 et 11, indiquées ici comme de simples conducteurs, peuvent comprendre divers dispositifs tels que résistances, éclateurs condensateurs, bobines d'induction, etc., propres à améliorer le fonctionnement du dispositif mais dont la description serait inutile pour la compréhension de l'invention.
A l'intérieur du tube 2 est disposée une armature 13 conductrice mais de résistance déterminée, dont les extrémités sont coiffées de chapeaux métalliques 14. L'un de ces chapeaux est maintenu en contact avec la borne 12 du fait qu'un ressort à boudin 15 s'appuyant sur un épaulement intérieur du tube 2 agit sur le chapeau 14 opposé. On notera que dans le présent exemple, le tube 2 comporte deux gardes
16 et 17, la première 16 adjacente au manche 3 et la seconde 17 plus en avant, pour marquer la limite avant de la zone dans laquelle le dispositif peut être saisi sans danger. L'extrémité arrière de l'armature
13 à l'intérieur du tube 2 et par conséquent le ressort
15 sont disposés en arrière de la garde 17.
Cette armature 13 constitue l'une des armatures d'un condensateur dont l'armature opposée est constituée par le sol, par les objets environnants reliés au sol tels que murs, poteaux, bâtis, barrières, etc., pouvant se trouver à proximité au moment de l'utilisation du dispositif, et par la main et le corps de l'opérateur qui tient le dispositif.
Pour vérifier si le conducteur 7 de l'installation électrique est sous tension, l'opérateur tenant le dispositif par le manche 3 appuie la pièce de contact 6 contre ce conducteur 7. Si celui-ci est sous une tension alternative, l'armature 13 est alors alternativement chargée et déchargée par le circuit 6-8-9-10-411-12-13, ce qui a pour effet d'allumer le tube à décharge 4. Le courant alternatif circulant dans ce circuit a une intensité n'excédant pas quelques microampères en sorte que toutes les résistances que comprend le circuit ainsi que celles des objets reliés à la terre qui coopèrent avec l'armature 13 sont sans importance notable pour le fonctionnement.
Cependant, les résistances du conducteur 8 et de l'armature 13 jouent un rôle important au point de vue de la sécurité. I1 y a lieu de tenir compte, tout d'abord, du fait qu'en plus du conducteur 7 dont l'état de tension doit être vérifié, I'installation comprend d'autres conducteurs susceptibles d'être sous tension, par exemple un conducteur 18 ; l'installation représentée peut en outre comprendre des éléments tels que 19 reliés à la terre. Pour des raisons de sécurité, la distance entre le conducteur 7 et tout autre conducteur tel que 18 entre lequel et le conducteur 7 la tension nominale est susceptible de régner, et aussi la distance entre chacun de ces conducteurs et l'élément 19 relié à la terre, est toujours au moins égale à une valeur minimale D bien déterminée pour la tension nominale donnée.
Pour établir le dispositif de détection de tension pour des installations de tension nominale déterminée, on doit supposer que cette distance est partout égale à cette valeur minimale D pour la tension nominale en question, comme cela est aussi indiqué au dessin ; c'est le cas le plus défavorable.
Pour déterminer les valeurs minimales de la résistance du conducteur 8 et de l'armature 13, on peut envisager, dans le cas-type représenté au dessin, divers incidents possibles
D'abord, la pièce de contact 6 étant appuyée contre le conducteur 7 dont l'état de tension doit être vérifié, et ce conducteur étant sous tension, il pourrait se produire une perforation de la paroi du prolongement tubulaire 5 à l'endroit où il peut venir en contact avec le second conducteur 18 ou un élément 19 relié à la terre.
D'autre part, le prolongement tubulaire 5 étant en contact avec les deux conducteurs 7 et 18, ou avec le conducteur 18 et l'élément 19, ou éventuellement avec le conducteur 7 et cet élément 19, sans que l'élément de contact 6 soit appuyé contre l'un des conducteurs 7 ou 18, des perforations de la paroi du prolongement tubulaire 5 pourraient se produire aux points de contact respectifs.
Dans ces deux cas, des courants de court-circuit pourraient se produire entre la pièce de contact 6 et le point de perforation, ou entre les deux points de perforation, respectivement. Afin d'éviter que ces courants ne causent des dégâts matériels, le conducteur 8 présente par unité de sa longueur une résistance si élevée que si l'on appliquait la tension nominale soit entre la pièce de contact 6 et un point du conducteur 8 séparé de cette pièce 6 par une distance égale à D, soit entre deux points du conducteur 8 séparés l'un de l'autre par cette distance, l'intensité du courant qu'engendrerait cette tension nominale serait inférieure à toute valeur susceptible de produire des dégâts sensibles, donc en général inférieure à 5 milliampères.
De manière analogue, si le dispositif est levé jusqu'à ce que sa tête se trouve au-dessus du conducteur 7 et que le tube 2 soit en contact à la fois avec ce conducteur et le conducteur 18, ou avec l'un de ces conducteurs et avec l'élément 19, des perforations de la paroi du tube 2 pourraient se produire aux endroits respectifs et permettre une décharge à travers une portion quelconque de longueur D de la partie de l'armature 13 qui est située en avant de la garde limite 17.
Afin que cette décharge ne provoque pas de dégâts matériels, l'armature 13 présente elle aussi, une résistance par unité de longueur si élevée que si l'on appliquait la tension nominale entre deux points de l'armature 13 séparés l'un de l'autre par la distance D, l'intensité du courant qu'engendrerait cette tension nominale serait inférieure à 5 milliampères par exemple.
Cependant, au moins la partie de l'armature 13 située en arrière de la garde limite 17 et à moins de la distance D en avant d'elle a une résistance plus élevée que celle résultant de la condition précitée, à savoir une résistance telle que si l'on appliquait la tension nominale de l'installation entre deux points quelconques de la surface de l'armature séparés l'un de l'autre par la distance D et dont l'un est situé en arrière de la garde limite 17, le courant engendré dans l'armature 13 serait inférieur à une valeur tolérable pour le corps humain, par exemple à 2,5 milliampères.
Cette précaution est prise pour le cas où l'une des perforations envisagées du tube 2 mettrait en contact un corps relié à la terre (tel que le corps
19) et l'armature 13 à l'endroit où la main de l'opérateur tient le tube 2 en arrière de la garde limite 17.
Une charge éventuelle partant soit du conducteur 7 par la pièce de contact 6, soit du conducteur 18 par une perforation du prolongement tubulaire 8 ou du tube 2 en avant de la garde 17 et passant par l'armature 13 et une perforation à l'endroit de la main de l'opérateur, pour passer à la terre par le corps de celui-ci est ainsi limitée à une intensité tolérable.
Le conducteur résistant 8 et l'armature résistante 13 peuvent l'un et l'autre être constitués de diverses manières.
Une exécution préférée pour ces éléments consiste à employer un simple revêtement conducteur sur la paroi intérieure des tubes 2 et 5 eux-mêmes.
Ce revêtement peut être constitué par une résine synthétique, isolante en elle-même mais dans laquelle sont dispersées de fines particules d'une matière conductrice telle que le graphite ou l'aluminium. Il existe notamment sur le marché également des vernis qui contiennent une suspension colloïdale de particules conductrices et qui se prêtent sans autre à cet emploi.
Dans une autre forme d'exécution, les éléments 8 et 13 peuvent être constitués par des bâtons cylindriques. I1 est particulièrement avantageux pour obtenir un bâton formant armature aussi léger que possible de lui donner une structure mousseuse, ce qui peut se faire par exemple en employant une résine formophénolique à l'état liquide, dans laquelle on a incorporé, outre les particules de graphite, un agent qui se décompose en gaz sous l'effet du catalyseur acide qu'on ajoute au moment de la coulée pour faire durcir la résine. En se décomposant au moment du durcissement de la résine, ledit agent produit de petites bulles de gaz qui restent incorporées à la masse durcie et lui donnent la structure mousseuse voulue.
D'autres résines se prêtant à cet emploi sont des résines de polyuréthane additionnées de graphite en poudre. Beaucoup de ces résines sont spongieuses de nature et n'ont donc pas besoin d'être additionnées d'agents de gonflementpour recevoir la structure voulue.
On notera qu'à l'encontre de conducteurs métalliques massifs, les conducteurs à résistance élevée décrits présentent l'avantage de pouvoir être moulés, ou déposés sous forme de couche, dans un tube isolant, sans aucun intervalle entre le conducteur résistant et l'isolant. On empêche ainsi les décharges qui pourraient se produire le long de la surface du conducteur résistant si entre celui-ci et l'isolant s'établissait une couche d'air ionisé ou si de l'humidité pouvait s'y infiltrer.
Dans certains cas, il n'est pas indispensable que la résistance soit répartie uniformément sur la longueur des moyens conducteurs et de l'armature. En effet, il est possible de mettre en série, à leur place, un bon conducteur et une forte résistance de longueur limitée pour obtenir le même résultat. Bien entendu, leur répartition devra être telle qu'il y ait toujours, entre deux points quelconques séparés par la distance
D égale à la distance minimale admissible entre conducteurs de l'installation, suffisamment de résistance pour limiter à la valeur indiquée le courant engendré par la tension nominale si celle-ci surgissait entre ces deux points à la suite de défauts d'isolation.