FR3106448A1 - Procede et dispositif de transport d’electricite - Google Patents
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Abstract
Le procédé (500) comporte : - l’obtention de données dites d’échauffement donnant, pour chacune de plusieurs jauges prédéfinies possibles d’un câble électrique destiné à être traversé par un courant ayant une intensité (IN) et une fréquence (f) prédéfinies non nulles, une élévation de température (∆T) du câble électrique en fonction au moins de l’intensité et de la fréquence du courant ; et - la sélection (506), parmi les jauges prédéfinies, d’une jauge dite adéquate (JA) associée d’après les données d’échauffement à une élévation de température pour l’intensité (IN) et la fréquence (f) prédéfinies, inférieure ou égale à une élévation de température maximale (∆Tmax) prédéfinie. Figure pour l'abrégé : 6
Description
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de transport d’électricité.
Arrière-plan technique
Afin d’estimer la température atteinte en régime établi par un câble électrique, il est connu d’utiliser des données d’échauffement du câble électrique dû au passage de courant, par exemple sous la forme une table ou bien d’un abaque ou bien d’une courbe ou bien même d’une fonction analytique. Ces données d’échauffement donnent ainsi, pour chacune de jauges prédéfinies possibles du câble électrique, une élévation de température du câble électrique en fonction d’une intensité de courant traversant le câble électrique.
Ces données d’échauffement ne prennent généralement pas en compte un certain nombre de paramètres d’échauffement qui sont relatifs soit au câble électrique lui-même (configuration du toron du câble électrique, topologie du câble électrique, matériau du câble électrique, etc.), soit à son utilisation (température ambiante, pression ambiante, altitude, etc.).
Or, à cause des paramètres d’échauffement, le câble électrique se comporte, au moins en ce qui concerne l’élévation de température, comme s’il était parcouru par un courant différent du courant d’utilisation.
Pour tenir compte de chaque paramètre d’échauffement, il est connu d’utiliser un coefficient d’ajustement de courant destiné à être appliqué à l’intensité nominale du courant destinée à traverser le câble électrique pour obtenir une intensité ajustée de courant, et d’utiliser les données d’échauffement à partir de l’intensité ajustée à la place de l’intensité nominale.
Un tel coefficient d’ajustement correspond au coefficient dit de déclassement (de l’anglais «derating») ou bien à son inverse suivant la définition utilisée du coefficient de déclassement.
Les paramètres d’échauffement pris en compte ont généralement tendance à augmenter l’échauffement, de sorte que le paramètre d’ajustement est généralement supérieur à un. Ainsi, pour déterminer l’échauffement du câble électrique, les données d’échauffement sont utilisée en supposant que le câble électrique est traversé par une intensité de courant supérieure à l’intensité le traversant réellement.
Cela permet de réaliser une bonne analyse du comportement thermique du câble électrique et donc de sélectionner une jauge adéquate pour le câble électrique.
L’invention vise à améliorer la sélection de la jauge pour le câble électrique.
À cet effet, il est proposé un procédé de transport d’électricité, caractérisé en ce qu’il comporte:
- l’obtention de données dites d’échauffement donnant, pour chacune de plusieurs jauges prédéfinies possibles d’un câble électrique destiné à être traversé par un courant ayant une intensité et une fréquence prédéfinies non nulles, une élévation de température du câble électrique en fonction au moins de l’intensité et de la fréquence du courant ; et
- la sélection, parmi les jauges prédéfinies, d’une jauge dite adéquate associée d’après les données d’échauffement à une élévation de température pour l’intensité et la fréquence prédéfinies, inférieure ou égale à une élévation de température maximale prédéfinie.
- l’obtention de données dites d’échauffement donnant, pour chacune de plusieurs jauges prédéfinies possibles d’un câble électrique destiné à être traversé par un courant ayant une intensité et une fréquence prédéfinies non nulles, une élévation de température du câble électrique en fonction au moins de l’intensité et de la fréquence du courant ; et
- la sélection, parmi les jauges prédéfinies, d’une jauge dite adéquate associée d’après les données d’échauffement à une élévation de température pour l’intensité et la fréquence prédéfinies, inférieure ou égale à une élévation de température maximale prédéfinie.
En effet, plus la fréquence d’utilisation est élevée, plus le câble électrique sera soumis à un effet de peau important pouvant entraîner un surplus de pertes par effet Joule. Ainsi, l’échauffement du câble électrique augmente avec la fréquence d’utilisation. Grâce à l’invention, cet effet est pris en compte pour l’estimation de l’élévation de température, et donc pour la sélection de la jauge.
De façon optionnelle, la sélection de la jauge adéquate comporte:
- la détermination d’après les données d’échauffement, pour chacune des jauges prédéfinies, d’une élévation de température pour l’intensité et la fréquence prédéfinies ; et
- la sélection d’une parmi les jauges prédéfinies dont l’élévation de température déterminée est inférieure ou égale à l’élévation de température maximale.
- la détermination d’après les données d’échauffement, pour chacune des jauges prédéfinies, d’une élévation de température pour l’intensité et la fréquence prédéfinies ; et
- la sélection d’une parmi les jauges prédéfinies dont l’élévation de température déterminée est inférieure ou égale à l’élévation de température maximale.
De façon optionnelle également, la jauge sélectionnée est la plus petite parmi les jauges prédéfinies dont l’élévation de température déterminée est inférieure ou égale à l’élévation de température maximale.
De façon optionnelle également, les données d’échauffement comportent:
- des données dites d’ajustement fréquentiel de courant donnant, pour chacune des jauges prédéfinies, un coefficient d’ajustement de courant en fonction de la fréquence du courant ; et
- des données dites d’échauffement de passage de courant donnant, pour chacune des jauges prédéfinies, l’élévation de température du câble électrique en fonction de l’intensité du courant ;
et la détermination d’après les données d’échauffement, pour chacune des jauges prédéfinies, d’une élévation de température pour l’intensité et la fréquence prédéfinies comporte:
- la détermination, d’après les données d’ajustement fréquentiel de courant, du coefficient d’ajustement de courant pour la fréquence prédéfinie et pour la jauge considérée ;
- le calcul d’une intensité ajustée de courant à partir de l’intensité prédéfinie et du coefficient d’ajustement de courant déterminé ; et
- la détermination, d’après les données d’échauffement de passage de courant, de l’élévation de température pour l’intensité ajustée de courant et pour la jauge considérée.
- des données dites d’ajustement fréquentiel de courant donnant, pour chacune des jauges prédéfinies, un coefficient d’ajustement de courant en fonction de la fréquence du courant ; et
- des données dites d’échauffement de passage de courant donnant, pour chacune des jauges prédéfinies, l’élévation de température du câble électrique en fonction de l’intensité du courant ;
et la détermination d’après les données d’échauffement, pour chacune des jauges prédéfinies, d’une élévation de température pour l’intensité et la fréquence prédéfinies comporte:
- la détermination, d’après les données d’ajustement fréquentiel de courant, du coefficient d’ajustement de courant pour la fréquence prédéfinie et pour la jauge considérée ;
- le calcul d’une intensité ajustée de courant à partir de l’intensité prédéfinie et du coefficient d’ajustement de courant déterminé ; et
- la détermination, d’après les données d’échauffement de passage de courant, de l’élévation de température pour l’intensité ajustée de courant et pour la jauge considérée.
De façon optionnelle également, les données d’échauffement comportent:
- des données dites d’ajustement fréquentiel de courant donnant, pour chacune des jauges prédéfinies, un coefficient d’ajustement de courant en fonction de la fréquence du courant; et
- des données dites d’échauffement de passage de courant donnant, pour chacune des jauges prédéfinies, l’élévation de température du câble électrique en fonction de l’intensité du courant;
et dans lequel la sélection de la jauge adéquate comporte la boucle d’étapes suivante:
- la détermination, d’après les données d’ajustement fréquentiel de courant, d’un coefficient d’ajustement de courant en cours pour la fréquence prédéfinie et pour une jauge en cours parmi les jauges prédéfinies;
- le calcul d’une intensité ajustée en cours de courant à partir de l’intensité prédéfinie et du coefficient d’ajustement de courant en cours;
- la sélection d’une jauge suivante parmi les jauges prédéfinies donnant, d’après les données d’échauffement de passage de courant, une élévation de température inférieure ou égale à l’élévation de température maximale pour l’intensité ajustée en cours; et
- si la jauge suivante est identique à la jauge en cours, la sélection de la jauge en cours comme jauge adéquate, sinon la répétition de la boucle d’étapes en prenant la jauge suivante comme jauge en cours.
- des données dites d’ajustement fréquentiel de courant donnant, pour chacune des jauges prédéfinies, un coefficient d’ajustement de courant en fonction de la fréquence du courant; et
- des données dites d’échauffement de passage de courant donnant, pour chacune des jauges prédéfinies, l’élévation de température du câble électrique en fonction de l’intensité du courant;
et dans lequel la sélection de la jauge adéquate comporte la boucle d’étapes suivante:
- la détermination, d’après les données d’ajustement fréquentiel de courant, d’un coefficient d’ajustement de courant en cours pour la fréquence prédéfinie et pour une jauge en cours parmi les jauges prédéfinies;
- le calcul d’une intensité ajustée en cours de courant à partir de l’intensité prédéfinie et du coefficient d’ajustement de courant en cours;
- la sélection d’une jauge suivante parmi les jauges prédéfinies donnant, d’après les données d’échauffement de passage de courant, une élévation de température inférieure ou égale à l’élévation de température maximale pour l’intensité ajustée en cours; et
- si la jauge suivante est identique à la jauge en cours, la sélection de la jauge en cours comme jauge adéquate, sinon la répétition de la boucle d’étapes en prenant la jauge suivante comme jauge en cours.
De façon optionnelle également, la jauge suivante sélectionnée est la plus petite jauge donnant, d’après les données d’échauffement de passage de courant, une élévation de température inférieure ou égale à l’élévation de température maximale pour l’intensité ajustée en cours.
De façon optionnelle également, les données d’ajustement fréquentiel de courant sont préalablement déterminées à partir de données de comportement résistif du câble électrique, donnant, pour chacune des jauges prédéfinies, une résistance du câble électrique en fonction de la fréquence du courant.
De façon optionnelle également, les données d’ajustement fréquentiel de courant sont préalablement déterminées de sorte que le câble électrique présente des pertes par effet Joule sensiblement identiques, à jauge constante, d’une part, lorsque le câble électrique est traversé par un courant de fréquence nulle et d’intensité IDCet, d’autre part, lorsque le câble électrique est traversé par un courant de fréquence non nulle et de valeur efficace d’intensité égale à l’intensité IDCajustée par le coefficient d’ajustement de courant.
Il est également proposé un programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé de sélection d’une jauge pour un câble électrique selon l’invention, lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur.
Il est également proposé un dispositif de sélection d’une jauge pour un câble électrique destiné à être traversé par un courant ayant une intensité et une fréquence prédéfinies non nulles, caractérisé en ce qu’il comporte:
- des moyens d’obtention de données dites d’échauffement donnant, pour chacune de plusieurs jauges prédéfinies possibles du câble électrique, une élévation de température du câble électrique en fonction au moins de l’intensité et de la fréquence du courant ; et
- des moyens de sélection, parmi les jauges prédéfinies, d’une jauge dite adéquate associée d’après les données d’échauffement à une élévation de température pour l’intensité et la fréquence prédéfinies, inférieure ou égale à une élévation de température maximale prédéfinie.
- des moyens d’obtention de données dites d’échauffement donnant, pour chacune de plusieurs jauges prédéfinies possibles du câble électrique, une élévation de température du câble électrique en fonction au moins de l’intensité et de la fréquence du courant ; et
- des moyens de sélection, parmi les jauges prédéfinies, d’une jauge dite adéquate associée d’après les données d’échauffement à une élévation de température pour l’intensité et la fréquence prédéfinies, inférieure ou égale à une élévation de température maximale prédéfinie.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels:
Description détaillée de l'invention
En référence à la figure 1, un exemple de dispositif 100 de sélection d’une jauge pour un câble électrique, selon un mode de réalisation de l’invention, va à présent être décrit.
Une jauge (de l’anglais «gauge») est une mesure d’une dimension transversale d’un câble électrique longiligne. Dans le cas d’un câble de section circulaire, cette dimension est par exemple le diamètre de cette section circulaire. Généralement, plusieurs jauges prédéfinies discrètes, par exemple classées de la plus petite à la plus grande, sont possibles pour le câble électrique, il est donc nécessaire d’en sélectionner une. De préférence, pour des questions de coût et d’encombrement, on cherche à sélectionner la jauge la plus petite répondant à certains critères, par exemple un critère d’échauffement du câble électrique en fonctionnement et/ou un critère sur les pertes par effet Joule dans le câble électrique.
Le dispositif 100 comporte tout d’abord un module 102 de traitement de données, conçu pour mettre en œuvre au moins un des procédés qui seront décrits par la suite. Dans l’exemple décrit, le module de traitement 102 est implémenté de manière logicielle. Ainsi, le dispositif 100 est un ordinateur et le module 102 comporte une unité de traitement centrale 104 (par exemple, un microprocesseur) et une mémoire 106 (par exemple, une mémoire principale telle qu’une mémoire RAM de l’anglais «Random Access Memory») de cet ordinateur. La mémoire 106 est connectée à l’unité de traitement 104 et destinée à contenir des instructions 108 de programme d’ordinateur conçues pour être exécutées par l’unité de traitement 104 pour la mise en œuvre d’au moins une partie des fonctions du module 102.
Alternativement, ces fonctions sont au moins en partie micro programmées ou micro câblées dans des circuits intégrés dédiés. Ainsi, en variante, le module 102 peut être remplacé par un dispositif électronique composé uniquement de circuits numériques (sans programme d’ordinateur) pour la réalisation des mêmes fonctions.
Le dispositif 100 comporte en outre une mémoire 110 (par exemple, une mémoire non-volatile telle qu’un disque dur) accessible par le module 102, dans laquelle sont enregistrées des données d’échauffement 112 conçues pour donner, pour chacune de plusieurs jauges prédéfinies possibles du câble électrique, une élévation de température du câble électrique en fonction au moins d’une intensité et d’une fréquence d’un courant supposé le parcourir. Dans l’exemple décrit, les données d’échauffement 112 comportent tout d’abord des données d’ajustement fréquentiel de courant 114 donnant, pour chacune des jauges prédéfinies, un coefficient d’ajustement de courant IDfen fonction de la fréquence f.
La figure 2 illustre un exemple de données d’ajustement fréquentiel de courant 114 pour un câble de cuivre conforme à la norme EN2083. Néanmoins, l’invention pourrait également s’appliquer à d’autres normes de câble. Dans l’exemple illustré, les données d’ajustement fréquentiel de courant 114 sont sous la forme de courbes respectivement associées aux différentes jauges possibles du câble de cuivre. Chacune des courbes relie ainsi le coefficient d’ajustement IDfà la fréquence d’utilisation f du câble de cuivre ayant la jauge associée.
La figure 3 illustre, de la même manière que la figure 2, un exemple de données d’ajustement fréquentiel de courant 114 pour un câble en aluminium conforme à la norme EN3719. Néanmoins, l’invention pourrait également s’appliquer à d’autres normes de câble.
De retour à la figure 1, les données d’échauffement 112 comporte en outre des données d’échauffement de passage de courant 116 donnant, pour chacune des jauges prédéfinies, l’élévation de température du câble électrique en fonction de l’intensité du courant supposé le traverser.
Dans l’exemple décrit, les données d’ajustement fréquentiel de courant 114 sont obtenues à partir de données de comportement résistif 118 du câble électrique, également enregistrées dans la mémoire 110. Ces données de comportement résistif 118 sont conçues pour donner, pour chacune des jauges prédéfinies, une résistance R du câble électrique en fonction de la fréquence f. Les données de comportement résistif 118 sont par exemple sous la forme d’une fonction analytique donnée par une équation, par exemple l’équation de Sir William Thompson ou bien l’équation de Levasseur. Alternativement, les données de comportement résistif 118 sont obtenue par simulation numérique ou par mesure.
En référence à la figure 4, un exemple de procédé 400 de détermination des données d’ajustement fréquentiel de courant 114 va à présent être décrit.
Au cours d’une étape 402, le module 102 obtient les données de comportement résistif 118, par exemple en les lisant dans la mémoire 110.
Au cours d’une étape 404, le module 102 détermine les données d’ajustement fréquentiel de courant 114 à partir des données de comportement résistif 118.
Dans l’exemple décrit, pour déduire les données d’ajustement fréquentiel de courant 114, la méthode des flux est utilisée. Cette méthode traduit le fait que, en régime établi, les flux entrants dans un système sont égaux aux flux sortants. Dans le cas du câble électrique, les flux entrants sont la puissance électrique fournie par une source électrique et les flux sortants sont la puissance électrique fournie par le système à une charge (équipement consommateur d’énergie électrique) et les échanges thermiques avec l’environnement (radiatif et convectif). La différence entre la puissance électrique entrante et la puissance électrique sortante forme les pertes par effet Joule. Il en résulte que: Pj = Pth, avec Pj les pertes par effet Joule perdues dans le système de transmission de puissance et Pth la puissance thermique diffusée dans l’environnement.
Pour déterminer un courant de déclassement prenant en compte les effets de la fréquence d’utilisation f pour des conditions d’échanges thermiques identiques, alors il faut que les pertes par effet Joule soient identiques entre une condition sans effet de peau (c’est-à-dire dans le cas de courant continu (dit DC, de l’anglais «direct current»), c’est-à-dire à fréquence d’utilisation nulle) et une condition en courant alternatif (dit AC, de l’anglais «Alternative Current»): PDC= PAC, avec PDCles pertes par effet Joule dues au transport d’un courant DC et PACles pertes par effet Joule dues au transport d’un courant AC. Les autres paramètres sont supposés inchangés entre les deux conditions, en particulier: la température ambiante et l’élévation thermique sont considérées identiques, la taille du câble et de l’isolant est considérée inchangée, la configuration du toron est considérée identique.
On peut donc écrire: PDC= RDCx IDC 2= R(f) x I(f)2= PAC, avec RDCla résistance du système de transmission évaluée en DC, R(f) la résistance du système de transmission évaluée en AC à la fréquence f, IDCle courant DC et I(f) la valeur efficace du courant AC donnant, pour la fréquence f, les mêmes pertes par effet Joule que le courant DC.
Le courant IDCest par exemple pris comme le courant admissible donné par les normes ou bien les règles métier, par exemple pour une condition d’échauffement thermique et une pression équivalente à une certaine altitude.
Ainsi, le coefficient d’ajustement IDfest donné par l’équation:
L’utilisation des données de comportement résistif 118 présente comme avantage, par exemple par rapport à l’utilisation d’un solveur 2D multiphysique couplant un module électromagnétique et un module thermique, d’être peu coûteux en argent (pas de coût de licence du solveur 2D) et en temps (pas de modélisation à faire pour chaque type de câble électrique).
La solution proposée permet ainsi de connaitre rapidement l’impact d’un changement de fréquence d’utilisation.
En référence à la figure 5, un premier exemple de procédé 500 de sélection d’une jauge pour un câble électrique va à présent être décrit.
Au cours d’une étape 502, le module 102 obtient des données d’entrées.
Le câble électrique est destiné à être traversé par un courant d’intensité nominale INprédéfinie et de fréquence d’utilisation f prédéfinie non nulle. Par intensité nominale IN, on entend une valeur représentative de l’intensité du courant, par exemple sa valeur efficace ou bien sa valeur crête à crête.
Dans un mode de réalisation, les données d’entrée comportent directement l’intensité nominale INdu courant. Alternativement, les données d’entrée comportent une puissance destinée à être transportée par le câble électrique ainsi qu’une tension aux bornes du câble électrique, et l’intensité nominale INest déduite de cette puissance et de cette tension.
Les données d’entrée comportent en outre la fréquence d’utilisation f, ainsi qu’une élévation maximale de température ∆Tmaxprédéfinie que l’on souhaite que le câble électrique ne dépasse pas en fonctionnement, c’est-à-dire lorsqu’il est traversé par le courant d’intensité nominale INet de fréquence d’utilisation f.
Dans l’exemple décrit, les données d’entrée comportent en outre d’autres paramètres pouvant entraîner un échauffement, à savoir: un matériau M dans lequel le câble électrique est réalisé (par exemple cuivre ou bien aluminium), une configuration de toron CT indiquant la configuration du toron du câble électrique et une pression ambiante P à laquelle le câble électrique est destiné à fonctionner (la pression ambiante P variant en fonction de l’altitude à laquelle le câble électrique est destiné à se trouver).
Toujours dans l’exemple décrit, les données d’entrée comportent en outre un type T du câble électrique indiquant si le câble est standard c’est-à-dire que le câble est sensible aux effets de la fréquence, ou bien si le câble est configuré pour être insensible aux effets de la fréquence (par exemple s’il s’agit d’un fil de Litz).
Toujours au cours de l’étape 502, le module 102 obtient en outre les données d’échauffement 112, par exemple en les lisant depuis la mémoire 110.
Au cours d’une étape 506, le module 102 sélectionne, parmi les jauges prédéfinies, une jauge dite adéquate JAassociée d’après les données d’échauffement 112 à une élévation de température ∆T pour l’intensité INet la fréquence f prédéfinies, inférieure ou égale à l’élévation de température maximale ∆Tmax.
Dans l’exemple illustré sur la figure 5, l’étape 506 comporte les étapes suivantes.
Au cours d’une étape 508, le module 102 calcule une intensité ajustée intermédiaire Iintde courant à partir du matériau M, de la configuration de toron CT et de la pression ambiante P.
Plus précisément, dans l’exemple décrit, pour chacun de ces paramètres d’échauffement CT (configuration de toron), P (pression) et M (matériau), le module 102 calcule un coefficient d’ajustement de courant respectif IDCT, IDPet IDM. Ces coefficients IDCT, IDPet IDMsont obtenus au moyen de tables ou bien d’abaques habituels dans l’état de la technique. Le module 102 applique alors ces coefficients d’ajustement IDCT, IDPet IDMà l’intensité nominale IN. Dans l’exemple décrit, l’application consiste en une multiplication ou bien une division suivant le coefficient d’ajustement. Ainsi, dans l’exemple décrit, l’intensité ajustée intermédiaire Iintest donné par l’équation: Iint= INx IDCT -1x IDP -1x IDM.
Au cours d’une étape 510, le module 102 obtient une première jauge en cours J1en sélectionnant une jauge parmi les jauges prédéfinies (de préférence la plus petite) donnant, d’après les données d’échauffement de passage de courant 116, une élévation de température inférieure ou égale à l’élévation de température maximale ∆Tmaxpour l’intensité ajustée intermédiaire Iint.
Si aucune jauge satisfaisante n’est trouvée à l’étape 510, le module 102 arrête le procédé au cours d’une étape 511 et fournit en sortie la jauge la plus grande parmi les jauges prédéfinies. Le module 102 calcule et fournit en outre en sortie l’élévation de température atteinte avec cette jauge en prenant en compte l’effet de la fréquence f. Pour cela, le module 102 détermine, d’après les données d’ajustement fréquentiel de courant 114, le coefficient d’ajustement de courant IDfpour la fréquence d’utilisation f et pour la plus grande jauge (ainsi que pour le ou les autres paramètres éventuels, comme le matériau M dans l’exemple décrit), puis calcule une intensité ajustée à partir de l’intensité ajustée intermédiaire Iintet du coefficient d’ajustement de courant IDf. Le module 102 détermine ensuite, d’après les données d’échauffement de passage de courant 116, l’élévation de température atteinte avec la plus grande jauge.
L’étape 506 comporte en outre la boucle d’étapes suivante, initialisée par la première jauge en cours J1et réalisée au moins une fois. Un compteur n, initialisé à un, compte le nombre d’itérations de cette boucle étapes.
Au cours d’une étape 512, le dispositif 100 calcule une intensité ajusté en cours Inde courant à partir de l’intensité ajustée intermédiaire Iint(et donc à partir de l’intensité nominale IN, car l’intensité ajustée intermédiaire Iintest déduite de l’intensité nominale IN) et d’une jauge en cours Jnappartenant aux jauges préfinies.
L’étape 512 comporte les étapes 514 et 516 suivantes.
Au cours d’une étape 514, le module 102 détermine, d’après les données d’ajustement fréquentiel de courant 114, un coefficient d’ajustement de courant en cours IDfnà partir de la fréquence d’utilisation f, du matériau M et du type T du câble, pour la jauge en cours Jn.
Par exemple, si le type T indique que le câble électrique est insensible aux effets de la fréquence, le coefficient d’ajustement en cours IDfnest pris égal à un. En revanche, si le type T indique que le câble électrique est sensible aux effets de la fréquence, le module 102 utilise par exemple la courbe correspondant à la jauge en cours Jnparmi les courbes de la figure 2 lorsque le matériau M est du cuivre, ou bien de la figure 3 lorsque le matériau M est de l’aluminium.
Au cours d’une étape 516, le module 102 calcule une intensité ajustée en cours Inde courant à partir de l’intensité ajustée intermédiaire Iintet du coefficient d’ajustement de courant en cours IDfn. Pour cela, le module 102 applique le coefficient d’ajustement de courant en cours IDfnà l’intensité ajustée intermédiaire Iint, par exemple par multiplication de sorte que l’intensité ajustée en cours Inest donnée par l’équation: In= Iintx IDfn.
Au cours d’une étape 518, le module 102 sélectionne une jauge suivante Jn+1parmi les jauges prédéfinies donnant, d’après les données d’échauffement de passage de courant 116, une élévation de température inférieure ou égale à l’élévation de température maximale ∆Tmaxpour l’intensité ajustée en cours Inde courant.
Au cours d’une étape 520, le module 102 détermine si la jauge suivante Jn+1est identique à la jauge en cours Jn.
Si la jauge suivante Jn+1est identique à la jauge en cours Jn, le module 102 sélectionne, au cours d’une étape 522, la jauge en cours Jncomme jauge adéquate JA. Le module 102 calcule en outre, à partir de la jauge adéquate JA, des données de sortie DScomportant par exemple au moins l’un parmi: une masse, une chute de tension en ligne et une puissance dissipée.
Si la jauge suivante Jn+1est différente de la jauge en cours Jn, le module 102 détermine, au cours d’une étape 524, si le compteur n est égal à un nombre maximal K d’itérations de la boucle d’étapes. Ce nombre maximal K vaut par exemple trois.
Si le compteur n n’a pas encore atteint le nombre maximal K, le module 102 réalise à nouveau la boucle d’étapes en prenant la jauge suivante Jn+1comme jauge en cours Jn(le compteur n est incrémenté de un).
Si le compteur n a atteint le nombre maximal K, au cours d’une étape 528, le module 102 arrête le procédé sans sélection de jauge.
La figure 6 illustre les flux de données entre certaines des étapes du procédé 500 de la figure 5.
En référence à la figure 7, un deuxième exemple de procédé 700 de sélection d’une jauge pour un câble électrique va à présent être décrit.
Au cours d’une étape 702, le module 102 obtient, d’une manière similaire à l’étape 502 ci-dessus, les données d’entrée: élévation de température maximale ∆Tmax, intensité nominale IN, configuration de toron CT, pression P, matériau M, fréquence d’utilisation f et type T du câble électrique, ainsi que les données d’échauffement 112.
Au cours d’une étape 704, le module 102 sélectionne, parmi les jauges prédéfinies, une jauge dite adéquate JAassociée d’après les données d’échauffement 112 à une élévation de température ∆T pour l’intensité nominale INet la fréquence d’utilisation f prédéfinies, inférieure ou égale à l’élévation de température maximale ∆Tmax.
L’étape 704 comporte les étapes suivantes.
Au cours d’une étape 706, le module 102 calcule une intensité ajustée intermédiaire Iintde courant. Cette étape est similaire à l’étape 508 décrite précédemment.
Au cours d’une étape 708, le module 102 détermine d’après les données d’échauffement 112, pour chacune des jauges prédéfinies, une élévation de température ∆T pour l’intensité nominale INet la fréquence d’utilisation f prédéfinies.
L’étape 708 comporte les étapes 710 à 714 suivantes, réalisées pour chacune des jauges prédéfinies.
Au cours d’une étape 710, le module 102 détermine, d’après les données d’ajustement fréquentiel de courant 114, un coefficient d’ajustement de courant IDfà partir de la fréquence d’utilisation f, pour la jauge J considérée, en tenant compte du matériau M et du type T de câble électrique. L’étape 710 est par exemple similaire à l’étape 514 décrite précédemment.
Au cours d’une étape 712, le module 102 calcule une intensité ajustée I de courant à partir de l’intensité ajustée intermédiaire Iint(donc également à partir de l’intensité nominale INpuisque l’intensité ajustée intermédiaire Iintest dérivée de l’intensité nominale IN) et du coefficient d’ajustement de courant IDf. L’étape 712 est par exemple similaire à l’étape 516 décrite précédemment.
Au cours d’une étape 714, le module 102 détermine, d’après les données d’échauffement de passage de courant 116, l’élévation de température ∆T pour l’intensité ajustée I et pour la jauge J considérée.
Au cours d’une étape 716, le module 102 sélectionne une jauge dont l’élévation de température ∆T déterminée à l’étape 714 est inférieure ou égale à l’élévation de température maximale ∆Tmaxet calcule des données de sortie DScomportant par exemple au moins l’un parmi: une masse, une chute de tension en ligne et une puissance dissipée.
De préférence, la jauge sélectionnée est la plus petite dont l’élévation de température ∆T déterminée à l’étape 714 est inférieure ou égale à l’élévation de température maximale ∆Tmax.
La figure 8 illustre les flux de données entre certaines des étapes du procédé 700 de la figure 7.
Une fois qu’une jauge a été sélectionnée pour le câble électrique, selon par exemple le procédé 500 ou bien le procédé 700, on peut mettre en œuvre une étape de transport d’électricité au cours de laquelle le câble électrique avec la jauge sélectionnée est traversé par un courant ayant l’intensité INet la fréquence f prédéfinies,
Il apparaît clairement qu’un procédé tel que ceux décrits précédemment permet de prendre en compte l’influence de la fréquence d’utilisation du câble électrique, en particulier pour estimer son élévation de température.
On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme du métier que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
Par ailleurs, dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme du métier en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
Claims (10)
- Procédé (500; 700) de transport d’électricité caractérisé en ce qu’il comporte:
- l’obtention de données dites d’échauffement (112) donnant, pour chacune de plusieurs jauges prédéfinies possibles d’un câble électrique destiné à être traversé par un courant ayant une intensité (IN) et une fréquence (f) prédéfinies non nulles, une élévation de température (∆T) du câble électrique en fonction au moins de l’intensité et de la fréquence du courant ; et
- la sélection (506 ; 704), parmi les jauges prédéfinies, d’une jauge dite adéquate (JA) associée d’après les données d’échauffement (112) à une élévation de température (∆T) pour l’intensité (IN) et la fréquence (f) prédéfinies, inférieure ou égale à une élévation de température maximale (∆Tmax) prédéfinie. - Procédé (700) selon la revendication 1, dans lequel la sélection (704) de la jauge adéquate (JA) comporte :
- la détermination (708) d’après les données d’échauffement (112), pour chacune des jauges prédéfinies, d’une élévation de température (∆T) pour l’intensité (IN) et la fréquence (f) prédéfinies ; et
- la sélection (716) d’une parmi les jauges prédéfinies dont l’élévation de température (∆T) déterminée est inférieure ou égale à l’élévation de température maximale (∆Tmax). - Procédé (700) selon la revendication 2, dans lequel la jauge sélectionnée est la plus petite parmi les jauges prédéfinies dont l’élévation de température (∆T) déterminée est inférieure ou égale à l’élévation de température maximale (∆Tmax).
- Procédé (700) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel les données d’échauffement (112) comportent:
- des données dites d’ajustement fréquentiel de courant (114) donnant, pour chacune des jauges prédéfinies, un coefficient d’ajustement de courant (IDfn) en fonction de la fréquence du courant ; et
- des données dites d’échauffement de passage de courant (116) donnant, pour chacune des jauges prédéfinies, l’élévation de température (∆T) du câble électrique en fonction de l’intensité du courant ;
et dans lequel la détermination (708) d’après les données d’échauffement (112), pour chacune des jauges prédéfinies, d’une élévation de température (∆T) pour l’intensité (IN) et la fréquence (f) prédéfinies comporte:
- la détermination (710), d’après les données d’ajustement fréquentiel de courant (114), du coefficient d’ajustement de courant (IDf) pour la fréquence prédéfinie (f) et pour la jauge (J) considérée ;
- le calcul (712) d’une intensité ajustée de courant (I) à partir de l’intensité prédéfinie (IN) et du coefficient d’ajustement de courant (IDf) déterminé ; et
- la détermination (714), d’après les données d’échauffement de passage de courant (116), de l’élévation de température (∆T) pour l’intensité ajustée de courant (I) et pour la jauge (J) considérée. - Procédé (500) selon la revendication 1, dans lequel les données d’échauffement (112) comportent:
- des données dites d’ajustement fréquentiel de courant (114) donnant, pour chacune des jauges prédéfinies, un coefficient d’ajustement de courant (IDfn) en fonction de la fréquence du courant; et
- des données dites d’échauffement de passage de courant (116) donnant, pour chacune des jauges prédéfinies, l’élévation de température (∆T) du câble électrique en fonction de l’intensité du courant;
et dans lequel la sélection (506) de la jauge adéquate (JA) comporte la boucle d’étapes suivante:
- la détermination (514), d’après les données d’ajustement fréquentiel de courant (114), d’un coefficient d’ajustement de courant en cours (IDfn) pour la fréquence prédéfinie (f) et pour une jauge en cours (Jn) parmi les jauges prédéfinies;
- le calcul (516) d’une intensité ajustée en cours (In) de courant à partir de l’intensité prédéfinie (IN) et du coefficient d’ajustement de courant en cours (IDfn);
- la sélection (518) d’une jauge suivante (Jn+1) parmi les jauges prédéfinies donnant, d’après les données d’échauffement de passage de courant (116), une élévation de température (∆T) inférieure ou égale à l’élévation de température maximale (∆Tmax) pour l’intensité ajustée en cours (In); et
- si la jauge suivante (Jn+1) est identique à la jauge en cours (J), la sélection de la jauge en cours comme jauge adéquate (JA), sinon la répétition de la boucle d’étapes en prenant la jauge suivante (Jn+1) comme jauge en cours (Jn). - Procédé (500) selon la revendication 5, dans lequel la jauge suivante (Jn+1) sélectionnée est la plus petite jauge donnant, d’après les données d’échauffement de passage de courant (116), une élévation de température (∆T) inférieure ou égale à l’élévation de température maximale (∆Tmax) pour l’intensité ajustée en cours (In).
- Procédé (500; 700) selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel les données d’ajustement fréquentiel de courant (114) sont préalablement déterminées (400) à partir de données de comportement résistif (118) du câble électrique, donnant, pour chacune des jauges prédéfinies, une résistance (R) du câble électrique en fonction de la fréquence du courant.
- Procédé (500; 700) selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel les données d’ajustement fréquentiel de courant (114) sont préalablement déterminées (400) de sorte que le câble électrique présente des pertes par effet Joule sensiblement identiques, à jauge constante, d’une part, lorsque le câble électrique est traversé par un courant de fréquence nulle et d’intensité IDCet, d’autre part, lorsque le câble électrique est traversé par un courant de fréquence non nulle et de valeur efficace d’intensité égale à l’intensité IDCajustée par le coefficient d’ajustement de courant (IDf).
- Programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé de transport d’électricité selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur.
- Dispositif (100) de transport d’électricité caractérisé en ce qu’il comporte:
- des moyens d’obtention de données dites d’échauffement (112) donnant, pour chacune de plusieurs jauges prédéfinies possibles d’un câble électrique destiné à être traversé par un courant ayant une intensité (IN) et une fréquence (f) prédéfinies non nulles, une élévation de température (∆T) du câble électrique en fonction au moins de l’intensité et de la fréquence du courant ; et
- des moyens de sélection (506 ; 704), parmi les jauges prédéfinies, d’une jauge dite adéquate (JA) associée d’après les données d’échauffement (112) à une élévation de température (∆T) pour l’intensité (IN) et la fréquence (f) prédéfinies, inférieure ou égale à une élévation de température maximale (∆Tmax) prédéfinie.
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