FR3101195A1 - Liaison électrique comprenant un dispositif optronique de protection électrique. - Google Patents
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Abstract
Liaison électrique comprenant un dispositif optronique de protection électrique L’invention concerne une liaison électrique (4) adaptée à relier une source d’énergie haute tension (2) à un équipement utilisateur (3), la liaison électrique (4) comprenant un conducteur électrique (10) entouré d’une enveloppe isolante (11) et un dispositif optronique de protection électrique (5) comprenant : - un coupe-circuit (40) arrangé sur le conducteur électrique (10) ; - un pluralité de fibres optiques arrangées au sein d’une nappe textile (20) formée par l’assemblage de fils de trame cousus ensemble avec les fibres optiques (30) ; - un dispositif de photo-détection (41) configuré pour recevoir un faisceau lumineux guidé par les fibres optiques et fournir un premier signal électrique dont l’amplitude est proportionnelle à la puissance lumineuse reçue, le dispositif de photo-détection (41) ayant une sensibilité spectrale permettant de détecter la lumière ayant une première longueur d’onde située dans l’ultraviolet – lumière bleue ; - une unité centrale (42) configurée pour activer le coupe-circuit en fonction de la valeur de l’amplitude du premier signal lumineux ; l’enveloppe isolante (11) étant entourée de la nappe textile (20) enroulée sur l’enveloppe isolante (11) et fixée sur ladite enveloppe (11) par des moyens de fixations amovibles. Figure pour l’abrégé : Fig.2
Description
La présente invention concerne une liaison électrique pour la transmission d’une haute tension à courant continu à un équipement utilisateur, ladite liaison comprenant un dispositif optronique de protection électrique pour fournir l’énergie électrique de manière sécurisée.
Une installation électrique d’un aéronef comprend une source d’alimentation électrique reliée à un équipement utilisateur à alimenter en énergie électrique via une liaison électrique comprenant un conducteur électrique recouvert d’une enveloppe isolante. La liaison électrique comprend un dispositif de type disjoncteur pour surveiller les paramètres du signal électrique transitant via la liaison entre la source d’alimentation et l’équipement utilisateur afin de détecter un éventuel défaut électrique sur la liaison et d'interrompre dans ce cas la transmission de courant via le conducteur.
La puissance électrique consommée dans les aéronefs est en constante augmentation. Des tensions de l’ordre de +/- 270 Volts DC ou 540Volts DC sont aujourd’hui considérées.
A de telles valeurs de tensions, des arcs électriques séries peuvent se produire entre le conducteur électrique et tout élément mis à un potentiel différents dudit conducteur en raison d’une fuite de courant, causée par un endommagement de l’enveloppe isolante du conducteur électrique ou encore par une rupture d’une connexion électrique entre le conducteur électrique et l’équipement utilisateur.
En conséquence du phénomène de rupture de continuité électrique et d’ionisation, on sait qu’un arc électrique émet pour les pressions rencontrées dans les aéronefs, une lumière de forte puissance, multidirectionnelle, et avec un spectre présentant des raies dominantes dans les ultraviolets et la lumière bleue (soit de 300 à 500 nm).
Le brevet US7767957 décrit un dispositif optronique de protection électrique utilisant cette caractéristique de photogéneration des arcs électriques afin de sécuriser la fourniture en énergie électrique à un équipement utilisateur via un conducteur électrique.
Selon ce brevet, le dispositif de protection électrique comprend un blindage réalisé sous forme de fibres optiques qui forme l’enveloppe isolante du conducteur électrique et qui est configurée pour capter une partie de la lumière émise par un arc électrique. Le dispositif optronique de protection électrique comprend en outre un coupe-circuit arrangé sur le conducteur pour couper, lorsque activé, le courant transitant via le conducteur, et un dispositif de photo-détection sensible aux longueurs d’ondes du spectre d’un arc électrique et arrangé en sortie du blindage pour fournir une tension proportionnelle à puissance lumineuse absorbée par les fibres optiques, et une unité centrale configuré pour activer le coupe-circuit si la tension dépasse une valeur seuil au-delà de laquelle on estime qu’un arc électrique se produit.
Un tel dispositif optronique de protection électrique est efficace pour détecter des arcs électriques.
Le blindage réalisé sous forme de fibres optiques doit être déposé sur une surface plane du conducteur électrique afin d’éviter des décollements entre le blindage et le conducteur électrique qui induiraient des effets électromagnétiques préjudiciables à la bonne isolation électrique du conducteur électrique.
Par conséquent, le procédé d’assemblage du blindage avec le conducteur électrique s’avère complexe à mettre en œuvre car il nécessite une étape de préparation de surface préalable consistant au dépôt de couches de nivellement sur le conducteur électrique pour supprimer tout défaut de planéité local de la surface dudit conducteur.
Il existe un besoin de trouver un dispositif de protection électrique qui permet de détecter les arcs électriques sans présenter les inconvénients de l’art antérieur.
L’invention vise à répondre en tout ou partie à ce besoin et concerne une liaison électrique adaptée à relier une source d’énergie haute tension à un équipement utilisateur, la liaison électrique comprenant un conducteur électrique entouré d’une enveloppe isolante et un dispositif optronique de protection électrique comprenant :
- un coupe-circuit arrangé sur le conducteur électrique et configuré, lorsque activé, pour couper un courant transitant via ledit conducteur ;
- une pluralité de fibres optiques où chaque fibre s’étend entre une première extrémité et une seconde extrémité parallèlement au conducteur électrique ;
- un premier dispositif de photo-détection, arrangé au niveau des secondes extrémités des fibres optiques, et configuré pour recevoir un faisceau lumineux guidé par les fibres optiques et fournir un premier signal électrique dont l’amplitude est proportionnelle à la puissance lumineuse reçue, le premier dispositif de photo-détection ayant une sensibilité spectrale permettant de détecter la lumière ayant une première longueur d’onde située dans l’ultraviolet – lumière bleue ;
- une unité centrale connectée au premier dispositif de photo-détection et au coupe-circuit et configurée pour activer le coupe-circuit en fonction de la valeur de l’amplitude du premier signal lumineux ;
l’enveloppe isolante étant entourée d’une nappe textile, sur tout ou partie de la longueur du conducteur électrique, ladite nappe étant enroulée sur l’enveloppe isolante et fixée à ladite enveloppe par des moyens de fixations amovibles, que ladite nappe étant formée par l’assemblage de fils de trame cousus ensemble avec les fibres optiques.
La nappe textile est ainsi installée sur le conducteur électrique isolé par son enveloppe isolante et l’installation de la nappe textile est ainsi rapide et simple à mettre en œuvre car elle ne nécessite pas de préparation de surface préalable.
L’invention concerne également un capteur optique destiné à être installé sur l’enveloppe isolante d’un conducteur électrique, ledit capteur optique comprenant une nappe textile formée par l’assemblage de fils de trame cousus ensemble avec des fibres optiques, et des moyens de fixations amovibles configurés pour solidariser la nappe textile dans une position enroulée sur l’enveloppe isolante.
Les caractéristiques de l’invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d’autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d’un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels :
représente un aéronef comportant une installation électrique pour connecter une source d’alimentation à un équipement utilisateur via une liaison électrique munie d’un dispositif optronique de protection électrique selon un mode de réalisation de l’invention ;
représente un schéma bloc de l’installation électrique représentée à la figure 1 selon un mode de réalisation de l’invention ;
représente une vue schématique d’une nappe textile formant une partie du dispositif optronique de protection électrique lorsque ladite nappe est enroulée sur l’enveloppe isolante d’un conducteur électrique de la liaison électrique selon l’invention ;
représente une vue schématique de la nappe textile de la figure 3 lorsque elle n’est pas arrangée sur l’enveloppe isolante du conducteur électrique ;
représente un schéma électrique de l’installation électrique représentée à la figure 2;
est une vue similaire à la figure 2 dans laquelle le dispositif optronique de protection électrique du conducteur comprend une fonction de test selon un mode de réalisation de l’invention ; et
représente un schéma électrique de l’installation électrique représentée à la figure 6.
En relation avec la figure 1, un aéronef A comporte une installation électrique 1 ayant une source d’alimentation électrique en haute tension 2 connectée à un équipement utilisateur 3 via une liaison électrique 4 comprenant un dispositif optronique de protection électrique 5 associé à la liaison électrique 4.
La source d’alimentation électrique 2 est en outre reliée à l’équipement utilisateur 3 par une ligne de retour de courant 6.
La source d’alimentation électrique 2 en haute tension fournit une tension HV continue de l’ordre de + ou - 270 Volts DC, ou encore de 540Volts DC.
L’aéronef A comprend en outre une structure conductrice (non représentée) qui est formée par tout élément métallique/conducteur de l’aéronef A qui est mis à un potentiel de référence.
En référence avec les figures 2 et 3, la liaison électrique 4 comprend un conducteur électrique 10 entouré d’une enveloppe isolante (par exemple une gaine plastique) et le dispositif optronique de protection électrique 5 comprend une partie arrangée sur l’enveloppe isolante du conducteur, et une partie composée de dispositifs électroniques, par exemple, arrangée dans un boitier 12.
Selon l’invention, la partie arrangée sur l’enveloppe isolante 11 comprend une nappe textile 20 formée d’un assemblage de fils de trame (non représentés sur la figure 3) et de fibres optiques 30 cousus ensemble et enroulée autour de ladite enveloppe 11, sur tout ou partie de la longueur du conducteur électrique 11, et maintenue en place sur le conducteur électrique par des moyens de fixations amovibles 21. La nappe textile 20 peut être ainsi aisément installée sur le conducteur électrique 10 isolé par l’enveloppe isolante 11 ou retirée de ce dernier.
Les fibres optiques 30 sont prévues pour capter et guider des rayons lumineux émis par un arc électrique, et la partie composée de dispositifs électroniques est configuré pour déterminer après analyse de la puissance lumineuse du faisceau lumineux (light beam en anglais) en sortie des fibres optiques 30, si un arc électrique se produit et couper l’alimentation le cas échéant.
La partie composée de dispositifs électroniques comprend :
- un coupe-circuit 40 arrangé sur le conducteur électrique 10 et qui, lorsqu’il est commandé en ce sens, permet d’interrompre la fourniture du signal HV à l’équipement utilisateur 3. De manière connue, le coupe-circuit 40 fonctionne comme un interrupteur qui lorsque activé, s’ouvre et met ainsi le conducteur électrique 10 hors tension ;
- un premier dispositif de photo-détection 41 recevant le faisceaux lumineux transmis par les fibres optiques 30 et configuré pour émettre un premier signal électrique S_photo1 dont l’amplitude est proportionnelle à la puissance lumineuse reçue, le premier dispositif de photo-détection 41 ayant une sensibilité spectrale permettant de détecter la lumière ayant une première longueur d’onde λ1 située dans l’ultraviolet – lumière bleue.
- une unité centrale 42 connectée au premier dispositif de photo-détection 41 et au coupe-circuit 40, et configurée pour commander le coupe-circuit 40 dans le cas où la valeur de l’amplitude du signal électrique S_photo1 dépasse une première valeur seuil prédéterminée S1.
En référence avec les figures 3 et 4, la nappe textile 20 est, par exemple, réalisée par l’entrecroisement, dans un même plan, de fibres optiques 30 dans le sens de la chaîne (longueur de la nappe) et de fils de trame 31 disposés, perpendiculairement aux fils de chaîne, dans le sens de la trame (largeur de la nappe).
Les fils de trame 31 sont par exemple des fils de coton, ou des fils de matière synthétiques. De préférence, les fils de trame 31 sont des fils de nylon transparents afin de laisser passer des rayons lumineux émis par un arc électrique vers les fibres optiques.
Chacune des fibres optiques 30 débouche, à sa première extrémité 30a, de la nappe textile 20 au niveau d’une première laize 20a de la nappe textile et à sa seconde extrémité 30b, au niveau d’une seconde laize 20b de la nappe, opposée à la première laize. Un ruban (non représenté), enserrant les fils de trame 31, est cousu ou soudé au à la nappe textile 20 au niveau de chacune des lisières 20c, 20d de ladite nappe 20 afin éviter l’effilochage.
En position d’utilisation représentée à la figure 3, la nappe de tissu 20 est enroulée autour de l’enveloppe isolante 11 du conducteur électrique 10 et toutes les fibres optiques 30 s’étendent, entre une première extrémité 30a et une seconde extrémité 30b, parallèlement au conducteur électrique 10.
Les moyens de fixations amovibles 21 qui permettent de fixer la nappe textile 20 en position enroulée sur le conducteur sont de type conventionnels, par exemple de type collier de serrage, ruban auto-agrippant de type Velcro®, ….
La nappe textile 20 et ses moyens de fixations amovibles forment ainsi un capteur optique 100 installé sur l’enveloppe isolante 11 du conducteur électrique 10.
Lorsque la nappe textile 20 est en position d’utilisation, les premières extrémités 30a des fibres optiques 30 sont groupées ensemble pour former un faisceau de fibres (bundle en anglais), dit groupe d’entrée des fibres 32 et les secondes extrémités 30b des fibres optiques 30 sont groupées ensemble pour former un faisceau de fibres, dit groupe de sortie des fibres 33.
Les extrémités 30a-b des fibres optiques sont serties (non représenté) par une bague au niveau de chaque groupe d’entrée ou de sortie 32,33 afin de solidariser les extrémités des fibres optiques 30 entre elles.
Les fibres optiques 30 comprennent de manière connue, un cœur et une gaine entourant le cœur. Des rayons lumineux peuvent rentrer dans le cœur de la fibre de sorte qu’un guidage de ces rayons peut être initié dans la gaine selon l’incidence avec laquelle les rayons pénètrent dans la fibre optique.
De préférence, afin d’augmenter la capacité des fibres optiques 30 à recevoir et guider des rayons lumineux émis par un arc électrique, un traitement de surface est appliqué aux fibres optiques pour créer des altérations de la fibre optique en une pluralité de localisations reparties sur la longueur de la fibre optiques 30. Les altérations sont créées par la destruction de la gaine de la fibre optique afin mettre à nu le cœur.
Chaque altération (non visibles sur les figures) a, par exemple, des dimensions adaptée à l’intensité lumineuse de l’environnement dans lequel la nappe textile 20 est utilisée.
Au niveau de chaque fibre optique 30, une faible portion des rayons lumineux guidés par ladite fibre peut sortir de la fibre optique 30 au travers de ses altérations et des rayons lumineux extérieurs à la fibre optique 30 peuvent rentrer dans la fibre optique au travers des altérations.
Les altérations formées à la surface des fibres optiques 30 sont réalisées, par exemple, au moyen d’un traitement chimique, ou d’un traitement laser ou encore au moyen d’un procédé abrasif mécanique.
Les fibres optiques 30 sont monomodes ou multimodes et présentent une faible atténuation pour des longueurs d’onde proches de la longueur d’onde à laquelle le spectre d’un arc électrique émet une raie dominante. Par exemple, les fibres optiques sélectionnées ont une atténuation de 0,3 dB/m pour des longueurs d’onde comprises entre 340 nm et 370 nm quand le spectre de l’arc électrique présente une raie dominante aux environs de 360 nm.
Le premier dispositif de photo-détection 41 a une surface de détection arrangée en regard du groupe de sortie des fibres 33 pour recevoir le faisceau lumineux (light beam en anglais) transmis par les fibres optiques 30.
Dans le cas de l’exemple précédent, le premier dispositif de photo-détection comprend, par exemple, une photodiode et son électronique associée pour assurer son fonctionnement. La photodiode est, par exemple, à technologie Nitrure d’Aluminium et de Gallium (AlGaN) permettant de détecter les rayons lumineux de longueur d’onde dans le proche UV (200-380 nm).
L’unité centrale 42 comprend un processeur, des interfaces d’entrée pour sa connexion au premier dispositif de photo-détection 41 et des interfaces de sortie pour sa connexion au coupe-circuit 40, ainsi que des mémoires dans lesquelles sont enregistrées des programmes mis en œuvre par le processeur.
Le processeur met notamment en œuvre un programme de comparaison de la valeur de l’amplitude du signal électrique S_photo1 fournit par le premier dispositif de photo-détection 41, avec la première valeur seuil prédéterminée S1 et envoyer un signal d’activation S_act pour activer le coupe-circuit 40 si la valeur de l’amplitude du signal S_photo1 est supérieur à la première valeur seuil S1.
La première valeur seuil S1 est une valeur d’amplitude au-delà de laquelle on considère qu’un arc électrique se produit et qui a été déterminée, par exemple, après des tests effectués en banc de mesure.
Dans le fonctionnement du dispositif optronique de protection électrique 5 et dans le cas où il n’y a pas d’arc électrique, le premier dispositif de photo-détection 41 ne détecte pas ou détecte peu de lumière dans sa zone de sensibilité. La valeur de l’amplitude du signal S_photo1 est inférieure à la première valeur seuil S1 et l’unité centrale 42 émet un signal S_act mis à 0 si on utilise la logique booléenne à des fins d’illustration. Le coupe-circuit 40 n’est pas activé et la liaison électrique 4 transmet l’énergie électrique de la source d’alimentation vers l’équipement utilisateur.
En revanche, dans le cas où un arc électrique apparaît, des rayons lumineux émis par l’arc électrique pénètrent dans les fibres optiques 30 de la nappe textile 20. En fonction de l’incidence des rayons, un guidage est initié pour certains rayons lumineux vers le groupe de sortie des fibres 33. Le premier dispositif de photo-détection 41 détecte une forte variation de puissance lumineuse et émet en conséquence un signal électrique S_photo1 dont la valeur de l’amplitude est supérieure à la première valeur seuil S1. L’unité centrale émet un signal S_act mis à 1. Le coupe-circuit 40 est activé et la liaison électrique 4 ne transmet plus l’énergie électrique de la source d’alimentation 2 vers l’équipement utilisateur 2. L’installation électrique est par conséquent sécurisée.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention, le dispositif optronique de protection électrique 5 comprend une fonction permettant de tester l’intégrité de la nappe textile 20 et la robustesse de la détection d’arc électrique. Le test permet de détecter si les fibres optiques 30 de la nappe textile 20 ne sont pas endommagées.
Le test est mené parallèlement à la détection d’arc électrique et consiste à injecter de la lumière d’une longueur d’onde λ2 située hors du spectre de l’arc électrique à la première extrémité 30a des fibres optiques 30 et à détecter à la seconde extrémité 30b des fibres optiques 30 si une majorité de la lumière injectée a été bien transmise sur toute la longueur des fibres optiques 30.
La partie composée de dispositifs électroniques est configuré pour mesurer la puissance de la lumière transmise par les fibres optiques 30 sur deux voies : une voie de test et une voie de détection d’arc électrique et activer le coupe-circuit 40 si un arc électrique est détecté ou émettre une alarme si un défaut d’intégrité des fibres optiques 30 est détecté. La mesure de la puissance de la lumière transmise sur les fibres optiques 30 sur la voie de détection d’arc électrique est effectuée par un premier dispositif de photo-détection 41 tel que décrit plus haut.
En plus des éléments décrits précédemment, la partie composée de dispositifs électroniques comprend un générateur de lumière 45 pour injecter de la lumière dans les fibres optiques 30, un séparateur optique 43 pour séparer le faisceaux lumineux en sortie des fibres optiques 30 en une voie de test et une voie de détection d’arc électrique, et un second dispositif de photo-détection 44 connecté à l’unité centrale pour mesurer la puissance de la lumière sur la voie de test.
Le générateur de lumière 45 arrangé en regard du groupe d’entrée des fibres 32 et connecté aux premières extrémités 30a des fibres optiques, par tous moyens connus, de sorte à injecter de la lumière dans les fibres optiques 30 de la nappe textile 20.
Lorsque les fibres optiques 30 sont intègres, la lumière injectée est guidée en quasi-totalité (pertes minimes du fait des altérations si les fibres optiques sont traitées en ce sens) vers le groupe de sortie des fibres 33.
Le générateur de lumière 45 émet une lumière monochromatique avec un longueur d’onde λ2 située hors du spectre d’émission de l’arc électrique ou émet une lumière centrée sur une longueur d’onde λ2 située hors du spectre d’émission de l’arc électrique. Le générateur de lumière 45 est, par exemple un laser qui émet une lumière monochromatique ou une diode électroluminescente qui émet une lumière quasi-monochromatique,
De préférence, lorsque les fibres optiques 30 présentent des altérations, le générateur de lumière 42 émet de la lumière visible, de sorte que les opérateurs peuvent détecter visuellement si la lumière est effectivement guidée par les fibres optiques 40 sur toute leur longueur puisque une faible partie des rayons lumineux sort des fibres optiques 40 via les altérations.
En reprenant l’exemple donné précédemment, la longueur d’onde λ2 de la lumière émise par le générateur de lumière est par exemple de 750 nm.
Dans ce mode de réalisation, les fibres optiques 30 sont constituées de la même manière que décrite précédemment mais sont multimodes et sont sélectionnées pour présenter une faible atténuation sur deux plages de longueurs d’onde différentes, dont une plage située dans l’ultraviolet-lumière bleue comprend la longueur d’onde λ1 détectable par le premier dispositif de photo-détection et une plage comprend la longueur d’onde λ2 émise par le générateur de lumière 42.
Par exemple, en reprenant l’exemple précédant, les fibres optiques sélectionnées ont une atténuation de 0,3 dB/m pour des longueurs d’onde comprises entre 340 nm et 370 nm quand le spectre de l’arc électrique présente une raie dominante à 360 nm, et une atténuation de 0.5 dB/m pour des longueurs d’onde comprises entre 730 nm et 760 nm.
Le second dispositif de photo-détection 44 est configuré pour mesurer des variations de la puissance lumineuse de la lumière qu’il reçoit et fournir un signal électrique S_photo2 dont l’amplitude est proportionnelle à la puissance lumineuse reçue.
Le second dispositif de photo-détection 44 est sélectionné pour avoir une sensibilité spectrale permettant de détecter les rayons lumineux dans des longueurs d’ondes comprenant celle de la lumière émise par le générateur de lumière. Le second dispositif de photo-détection 44 comprend, par exemple, une photodiode et son électronique associée pour assurer son fonctionnement. La photodiode est, par exemple, à technologie Silicium (Si) permettant de détecter les rayons lumineux de longueur d’onde comprise dans le visible.
Le séparateur optique 43 comprend une entrée optique connecté au groupe de sortie des fibres 33 et une première sortie optique par laquelle sort un premier faisceau lumineux et une seconde sortie optique par laquelle sort un second faisceau lumineux.
Le premier dispositif de photo-détection 41 est arrangé pour recevoir le premier faisceau lumineux en sortie du séparateur optique 43 et le second dispositif de photo-détection 44 étant arrangé pour recevoir le second faisceau lumineux en sortie du séparateur optique 43.
Le séparateur optique 43 est, par exemple, un coupleur optique en Y. Le coupleur optique reçoit en entrée le faisceau optique transmis par les fibres optiques 30 et divise ce signal en deux faisceaux optiques qui comprenant tous deux toutes les longueurs d’onde du faisceau optique transmis par les fibres optique.
Le premier dispositif de photo-détection 41 a une surface de détection arrangée en regard de la terminaison d’au moins une fibre optique (non représentée) connectée à la première sortie optique du coupleur / ou est arrangé directement en regard de la première sortie optique du coupleur optique.
Le second dispositif de photo-détection 44 a une surface de détection arrangée en regard de la terminaison d’au moins une fibre optique (non représentée) connectée à la seconde sortie optique du coupleur / ou est arrangé directement en regard de la seconde sortie optique du coupleur.
Une voie de détection d’arc électrique, transitant par la première sortie optique du coupleur, est ainsi formée entre l’entrée du coupleur et le premier dispositif de photo-détection 41 et une voie de test, transitant par la seconde sortie optique du coupleur, est ainsi formée entre l’entrée du coupleur et le second dispositif de photo-détection 44.
Comme décrit plus haut, le processeur de l’unité centrale 42 met en œuvre un programme de comparaison de la valeur de l’amplitude du signal électrique S_photo1 fournit par le premier dispositif de photo-détection 41, avec la première valeur seuil prédéterminée S1 et envoie un signal d’activation S_act pour activer le coupe-circuit 40 si l’amplitude de S_photo est supérieure à la première valeur seuil S1.
En outre, le processeur de l’unité centrale 42 met en œuvre un programme de comparaison de la valeur de l’amplitude du signal électrique S_photo2 fournit par le second dispositif de photo-détection 44, avec une seconde valeur seuil S2 prédéterminée et envoyer un signal d’alarme S_alarm pour déclencher l’émission d’une alarme visuelle ou sonore à destination des opérateurs si l’amplitude du signal S_photo2 est inférieure à la seconde valeur seuil prédeterminée S2.
La seconde valeur seuil S2 est une valeur d’amplitude en-deçà de laquelle on considère que la nappe textile 20 est endommagée et ne transmet pas suffisamment la lumière émise par le générateur de lumière 45. La valeur seuil S2 est déterminée en prenant en compte les pertes de puissance lumineuse par les altérations des fibres optiques 30 si ces dernières en sont pourvues.
Dans une variante, le séparateur optique 43 est un séparateur de longueur d’onde qui a une longueur d’onde de coupure située entre la longueur d’onde λ1 et la longueur d’onde λ2. Le séparateur de longueur d’onde permet que seuls des faisceaux lumineux dont la longueur d’onde est inférieure à la longueur d’onde de coupure sortent par la première sortie optique et que seuls des faisceaux lumineux dont la longueur d’onde est supérieure à la longueur de coupure sortent par la seconde sortie optique du séparateur de longueur d’onde.
Le séparateur de longueur d’onde est, par exemple, un miroir dichroïque à passage long, qui transmet les longueurs d’onde situées au-delà de la longueur d’onde de coupure du miroir et réfléchit les longueurs d’onde situées en deçà de la longueur d’onde de coupure du miroir.
En reprenant l’exemple précèdent, la longueur d’onde de coupure est par exemple de 600 nm. Le miroir dichroïque est ainsi configuré pour transmettre la lumière émise par le générateur de lumière 45 et réfléchir la lumière émise par un arc électrique.
La face du miroir dichroïque est inclinée par rapport à la direction des faisceaux lumineux sortant du groupe de sortie des fibres 33. L’angle d’inclinaison est par exemple de 45°.
Le premier dispositif de photo-détection 41 est arrangé en regard de la terminaison d’au moins une fibre optique (non représentée) qui recueille la lumière réfléchie par le miroir dichroïque tandis que le second dispositif de photo-détection 44 est arrangé en regard de la terminaison d’au moins une fibre optique (non représentée) qui recueille la lumière transmise par le miroir dichroïque.
L’une ou l’autre alternative (coupleur ou miroir dichroïque) est choisie en fonction des puissances des signaux optiques en jeu, notamment de la puissance d’émission du générateur de lumière 45, et des caractéristiques des fibres optique 30 (longueur, caractéristiques d’atténuation).
Bien que l’invention ait été décrite pour une source d’alimentation à courant continu, la source d’énergie haute tension 2 pourrait être à courant alternatif sans avoir modifier le fonctionnement et les constituants du dispositif optronique de protection électrique.
L’invention a été décrite pour protéger la transmission d’énergie électrique via une liaison électrique d’une installation électrique d’un aéronef. Cependant, l’invention trouve application à tout autre type de véhicule, par exemple un navire ou une automobile. En effet, dans les conditions d’utilisations de véhicules, le spectre de lumière émis par un arc électrique comprend également des raies dominantes dans l’ultraviolet-lumière bleue.
Claims (9)
- Liaison électrique (4) adaptée à relier une source d’énergie haute tension (2) à un équipement utilisateur (3), la liaison électrique (4) comprenant un conducteur électrique (10) entouré d’une enveloppe isolante (11) et un dispositif optronique de protection électrique (5) comprenant un coupe-circuit (40) arrangé sur le conducteur électrique (10) et configuré, lorsque activé, pour couper un courant transitant via ledit conducteur (10) ; une pluralité de fibres optiques (30) où chaque fibre s’étend entre une première extrémité (30a) et une seconde extrémité (30b) parallèlement au conducteur électrique (10) ; un premier dispositif de photo-détection (41), arrangé au niveau des secondes extrémités (30b) des fibres optiques (30), et configuré pour recevoir un faisceau lumineux guidé par les fibres optiques (30) et fournir un premier signal électrique (S_photo1) dont l’amplitude est proportionnelle à la puissance lumineuse reçue, le premier dispositif de photo-détection (41) ayant une sensibilité spectrale permettant de détecter la lumière ayant une première longueur d’onde (λ1) située dans l’ultraviolet – lumière bleue ; une unité centrale (42) connectée au premier dispositif de photo-détection (41) et au coupe-circuit (40) et configurée pour activer le coupe-circuit (40) en fonction de la valeur de l’amplitude du premier signal lumineux (S_photo1) ; caractérisé en ce que l’enveloppe isolante (11) est entourée d’une nappe textile (20), sur tout ou partie de la longueur du conducteur électrique (10), ladite nappe étant enroulée sur l’enveloppe isolante (11) et fixée sur ladite enveloppe (11) par des moyens de fixations amovibles (21), et en ce que ladite nappe (20) est formée par l’assemblage de fils de trame (31) cousus ensemble avec les fibres optiques (30).
- Liaison électrique (4) selon la revendication 1, les fibres optiques (30) comprenant un cœur et une gaine entourant le cœur, caractérisé en ce que le cœur est mis à nu en une pluralité de localisations reparties sur la longueur de la fibre optique.
- Liaison électrique (4) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les fibres optiques (30) débouchent, à leurs premières extrémités (30a), au niveau d’une première laize (20a) de la nappe textile (20) et débouchent, à leurs secondes extrémités (30b), au niveau d’une seconde laize (20b) de la nappe textile (20), opposée à la première laize (20a), et en ce en que les première extrémités (30a) des fibres optiques (30) sont groupées ensemble pour former un faisceau de fibres, dit groupe d’entrée des fibres 32 et en ce que les secondes extrémités des fibres optiques (30b) sont groupées ensemble pour former un faisceau de fibres, dit groupe de sortie des fibres (33).
- Liaison électrique (4) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les fibres optiques (30) sont multimodes.
- Liaison électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif un dispositif optronique de protection électrique (5) comprend un générateur de lumière (45) configuré pour injecter de la lumière au niveau des premières extrémités (30a) des fibres optiques (30), la lumière injectée étant centrée autour d’une seconde longueur d’onde (λ2) de valeur différente de celle de la première longueur d’onde (λ1) ; un séparateur optique (43) comprenant une entrée optique et deux sorties optiques, l’entrée optique étant connectée aux secondes extrémités (30b) des fibres optiques (30) ; un second dispositif de photo-détection (44) arrangé au niveau des secondes extrémités (30b) des fibres optiques (30), et configuré pour recevoir un faisceau lumineux guidé par les fibres optiques (30) et fournir un second signal électrique (S_photo2) dont l’amplitude est proportionnelle à la puissance lumineuse reçue, le second dispositif de photo-détection (44) ayant une sensibilité spectrale permettant de détecter la lumière ayant la seconde longueur d’onde (λ2); le premier dispositif de photo-détection (41) étant connecté à la première sortie optique du séparateur optique (43) et le second dispositif de photo-détection (44) étant connecté à la seconde sortie optique du séparateur optique (43) et l’unité centrale étant connecté au second dispositif de photo-détection (44) et configurée pour émettre une alarme en fonction de la valeur de l’amplitude du second signal lumineux (S_photo2).
- Liaison électrique (4) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la seconde longueur d’onde (λ2) est située dans le visible.
- Liaison électrique (4) selon l’une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que le séparateur optique (43) est un coupleur optique.
- Liaison électrique (4) selon l’une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que le séparateur optique (43) est un séparateur de longueur d’onde avec une longueur d’onde de coupure située entre la première longueur d’onde (λ1) et la seconde longueur d’onde (λ2).
- Capteur optique (100) destiné à être installé sur l’enveloppe isolante (11) d’un conducteur électrique (10), caractérisé en ce que ledit capteur optique (100) comprend une nappe textile (20) formée par l’assemblage de fils de trame (31) cousus ensemble avec des fibres optiques (30), et des moyens de fixations amovibles (21) configurés pour solidariser la nappe textile (20) dans une position enroulée sur l’enveloppe isolante (11).
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| FR1910475A FR3101195B1 (fr) | 2019-09-23 | 2019-09-23 | Liaison électrique comprenant un dispositif optronique de protection électrique. |
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| FR3101195A1 true FR3101195A1 (fr) | 2021-03-26 |
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| FR (1) | FR3101195B1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4350368A1 (fr) | 2022-10-04 | 2024-04-10 | Airbus SAS | Harnais électrique comprenant un système de protection électromagnétique ainsi qu un système de détection d arcs électriques et procédé de fabrication d'un tel harnais électrique |
Citations (4)
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2019
- 2019-09-23 FR FR1910475A patent/FR3101195B1/fr active Active
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3101195B1 (fr) | 2022-01-07 |
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