FR3116646A1

FR3116646A1 - Câble de puissance à filtre intégré

Info

Publication number: FR3116646A1
Application number: FR2012219A
Authority: FR
Inventors: Eric Ravindranath DUBOIS; Hocine KHERBOUCHI; Sébastien CHENET
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2020-11-26
Filing date: 2020-11-26
Publication date: 2022-05-27
Anticipated expiration: 2040-11-26
Also published as: EP4006924A1; US11854722B2; FR3116646B1; US20220165454A1

Abstract

L’invention concerne un câble de puissance pour le transport d’énergie électrique, le câble comprenant :- au moins deux conducteurs électriques (12, 14) s’étendant principalement selon un axe de transport de l’énergie (16), un premier des conducteurs appelé conducteur externe (12) entourant un second des conducteurs appelé conducteur interne (14) le long de l’axe (16),- au moins un insert (18) disposé entre le conducteur interne (14) et le conducteur externe (12), l’insert (18) s’étendant sur une partie seulement du câble (10) le long de l’axe (16), l’insert (18) introduisant une première impédance entre le conducteur interne (14) et le conducteur externe (12) de valeur différente d’une seconde impédance entre le conducteur interne (14) et le conducteur externe (12) hors de la partie du câble (10) où s’étend l’insert (18). Figure pour l’abrégé : Fig. 1.

Description

Câble de puissance à filtre intégré

L’invention concerne un câble de puissance pour le transport d’énergie électrique. L’invention trouve une utilité particulière mais non exclusive dans le domaine aéronautique.

Un avion comprend généralement un grand nombre de machines électriques ou charges électriques alimentées en puissance électrique par un réseau de bord de fourniture électrique. Par exemple, les commandes de vols, les systèmes de climatisation et d’éclairage interne mettent en œuvre des machines électriques alternatives triphasées. D’autres machines électriques peuvent fonctionner en courant continu. Les puissances électriques fournies à ces machines sont apportées au moyen de dispositifs de conversion de puissance reliés au réseau de bord, lui-même alimenté par des générateurs électriques et des batteries de stockage disposés à bord de l’aéronef, ou encore par des moyens de liaison à un réseau d’alimentation électrique au sol, permettant l’alimentation électrique de l’aéronef stationné sur une piste.

Pour des besoins élevés en puissance, il est intéressant pour réduire le coût, la masse et le volume des dispositifs de conversion de puissance, par exemple en associant plusieurs convertisseurs en parallèle pour alimenter une machine électrique. Le dispositif de conversion comprend alors plusieurs convertisseurs alimentés par le réseau électrique et pilotés par un organe de commande commun. Les courants alternatifs ou continus issus de chacun des convertisseurs sont assemblés, ou couplés, au moyen d’une ou plusieurs inductances. Le dispositif de conversion comprend aussi généralement des moyens de filtrage en entrée des convertisseurs, coté réseau de bord, en mode différentiel et en mode commun, et des moyens de filtrage en sortie des convertisseurs après couplage.

Les moyens de filtrage sont généralement intégrés aux convertisseurs où disposés à proximité immédiate des convertisseurs. Les moyens de filtrage sont principalement constitués d’éléments inductifs formés de conducteurs électriques enroulés autour de noyaux magnétiques. Les conducteurs électriques enroulés doivent supporter l’intensité du courant les traversant ce qui impose des sections et des masses de conducteurs importantes. Les noyaux magnétiques autour desquels sont enroulés les conducteurs sont également volumineux et lourds. Les moyens de filtrage peuvent également comporter d’autres composants passifs tels que des condensateurs. De façon générale, les moyens de filtrage tendent à augmenter de façon importante la masse embarquée et occupent des volumes importants à bord des avions. Ce problème est également important, même en l’absence de convertisseur, afin de limiter les effets de perturbation des réseaux de transport d’énergie. Les perturbations peuvent être dues aux équipements reliés au réseau, générateurs ou charges, ou à des phénomènes extérieurs pouvant se coupler aux réseaux.

L’invention vise à pallier tout ou partie des problèmes cités plus haut en proposant de réduire le filtrage nécessaire au niveau d’équipement électriques et notamment des convertisseurs en intégrant un moyen de filtrage au câbles de puissance véhiculant une alimentation électrique.

A cet effet, l’invention a pour objet un câble de puissance pour le transport d'énergie électrique, comprenant :
- au moins deux conducteurs électriques s'étendant principalement selon un axe de transport de l'énergie, un premier des conducteurs appelé conducteur externe entourant un second des conducteurs appelé conducteur interne le long de l'axe,
- au moins un insert disposé entre le conducteur interne et le conducteur externe, l'insert s'étendant sur une partie seulement du câble le long de l'axe, l'insert introduisant une première impédance entre le conducteur interne et le conducteur externe de valeur différente d'une seconde impédance entre le conducteur interne et le conducteur externe hors de la partie du câble où s'étend l'insert.

Avantageusement, l'insert a la forme d'une bague à l'intérieur de laquelle s'étend le conducteur interne.

La bague est avantageusement ajustée à la fois à l'intérieur du conducteur externe et autour du conducteur interne.

Différents types de matériaux sont possible pour réaliser l’insert, ces matériaux pouvant former l’insert dans sa totalité ou seulement en partie. L'insert peut notamment comprendre un matériau ferromagnétique, un matériau métallique isolé d'au moins un des conducteurs ou encore un matériau diélectrique dont la permittivité est différente de la permittivité existante hors de la zone où l'insert est situé.

Le câble de puissance peut comprendre plusieurs conducteurs internes entourés par le conducteur externe. Dans ce cas, le câble de puissance comprend avantageusement une âme s'étendant selon l'axe, l'âme étant configurée pour maintenir les conducteurs internes écartés les uns des autres et en appui contre l'insert, l'âme introduisant une impédance entre les conducteurs internes de valeur différente de l'impédance entre les conducteurs internes hors de la partie du câble où s'étend l'âme.

Avantageusement, le câble de puissance comprenant une bague extérieure réalisée en matériau ferromagnétique, la bague extérieure étant disposée dans une section du câble perpendiculaire à l'axe de transport de l'énergie où l'insert est disposé, l'insert étant réalisé en matériau ferromagnétique de perméabilité magnétique relative plus faible que la perméabilité magnétique relative de la bague extérieure.

Le câble de puissance peut comprendre plusieurs conducteurs internes entourés par le conducteur externe, l'insert pouvant être disposé entre un des conducteurs internes, et le conducteur externe sans être disposé entre les autres des conducteurs internes et le conducteur externe.

L'insert peut comprendre des irrégularités radiales et/ou axiales selon l'axe de transport de l'énergie.

L'insert peut être formé de l'assemblage de différentes parties formées chacune dans des matériaux différents.

Le câble de puissance peut comprendre un raccordement d'extrémité permettant de raccorder, à une extrémité du câble les deux conducteurs électriques et au moins un raccordement courant permettant de raccorder le long du câble les deux conducteurs électriques, le câble pouvant comprendre en outre un insert disposé entre le raccordement d'extrémité et le raccordement courant et/ou un insert disposé entre différentes sorties du raccordement.

Le câble de puissance peut comprendre plusieurs raccordements courants permettant de raccorder le long du câble les deux conducteurs électriques, et un insert disposé entre au moins deux des raccordements courants (64).

L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d’un mode de réalisation donné à titre d’exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel :

la représente un câble adapté au transport d’un courant continu ou monophasé ;

la représente un câble adapté au transport d’un courant triphasé ;

les figures 3, 4, 5, 6, 7 et 8 représentent des exemples d’inserts introduits dans les câbles représentés sur les figures 1 et 2 ;

les figures 9 et 10 représentent différents exemples de forme d’inserts possibles introduits dans les câbles représentés sur les figures 1 et 2 ;

la représente un câble et deux raccordements du câble.

Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures.

La représente un câble coaxial de puissance 10 comprenant deux conducteurs électriques 12 et 14. Le câble 10 est adapté au transport d’énergie sous forme continue ou sous forme alternative monophasée. Les deux conducteurs électriques 12 et 14 s’étendant principalement selon un axe 16 de transport de l’énergie. Autrement dit, l’axe 16 est l’axe du câble. Sur la , l’axe 16 est rectiligne. L’axe 16 peut également être courbe. Les deux conducteurs électriques 12 et 14 peuvent être rigides ou souples permettant la courbure de l’axe 16. Le conducteur 12 entoure le conducteur 14 le long de l’axe 16, d’où l’appellation générique de câble coaxial. Sur la , le conducteur 14 est un conducteur plein s’étendant selon l’axe 16 et le conducteur 12 a la forme d’un tube à section circulaire centré sur l’axe 16. Dans le cadre de l’invention, d’autres formes de conducteurs sont possibles. Les deux conducteurs 12 et 14 ne sont pas obligatoirement coaxiaux. L’invention peut être mise en œuvre dès qu’un conducteur entoure un autre conducteur. Par la suite, le conducteur 12 sera appelé conducteur externe et le conducteur 14 : conducteur interne.

La représente un autre câble coaxial de puissance 20 comprenant plusieurs conducteurs internes, trois conducteurs 22, 24 et 26 dans l’exemple représenté. Les trois conducteurs 22, 24 et 26 s’étendent selon l’axe 16 et parallèlement à celui-ci. Les trois conducteurs 22, 24 et 26 sont entourés par le conducteur 12 semblable à celui de la . Le câble 20 est bien adapté au transport d’un courant triphasé. Chaque phase est véhiculée par l’un des conducteurs 22, 24 et 26. Le conducteur 12 pouvant véhiculer un neutre du système électrique. L’invention peut être mise en œuvre quel que soit le nombre de phases. On prévoit un conducteur interne par phase. Tous les conducteurs internes sont entourés par le conducteur externe 12.

Les câbles 10 et 20 trouvent une utilité particulière à bord un aéronef pour véhiculer de l’énergie électrique entre une source et une charge. Ce câble peut être mis en œuvre dans tout autre type de véhicule mettant en œuvre un réseau électrique et de de façon encore plus générale dès qu’un filtrage électrique est nécessaire, même dans un équipement fixe.

Selon l’invention, les câbles 10 et 20 comprennent chacun un ou plusieurs inserts disposés entre le conducteur interne et le conducteur externe. Sur la , le câble 10 comprend un insert 18 et sur la , le câble 20 comprend un insert 28. Les inserts 18 et 28 s’étendent sur une partie seulement du câble considéré, 10 ou 20, le long de l’axe 16. Les inserts 18 et 28 modifient l’impédance présente entre le ou les conducteurs internes et le conducteur externe en l’absence d’insert. Autrement dit, localement, la valeur d’impédance entre le ou les conducteurs internes et le conducteur externe est différente le long de l’axe 16, au niveau de l’insert et en dehors de la zone où l’insert est situé. L’adaptation d’impédance due à l’insert permet d’améliorer le filtrage de perturbations susceptibles de se propager par le câble. Le choix de la position d’un insert permet de réaliser un filtrage ayant la meilleure disposition physique possible à l’intérieur du câble pour limiter les effets des perturbations. Il peut être avantageux de disposer l’insert au plus près d’un point d’entrée d’une perturbation dans le câble. Il peut aussi être avantageux de disposer d’une impédance spécifique plus éloignée du point d’entrée afin de mettre à profit un couplage entre l’impédance spécifique de l’insert et l’impédance du câble lui-même sans insert. Dans un câble coaxial, l’invention permet de disposer l’insert à l’emplacement voulu le long de l’axe 16 sans modifier la géométrie extérieure du câble. Autrement dit, l’insert est complètement intégré au câble. Aucun volume spécifique n’est à prévoir pour y placer un quelconque filtre.

Sur les figures 1 et 2, chacun des câbles 10 et 20 ne comprend qu’un seul insert. Dans le cadre de l’invention, chacun des câbles 10 et 20 peut comprendre plusieurs inserts et plus précisément autant que nécessaire pour réaliser un filtre adéquat.

Les inserts 18 et 28 sont réalisés dans des matériaux ayant des propriétés électromagnétiques différentes du matériau situé entre le ou les conducteurs internes et le conducteur externe en l’absence d’insert. Hors de la zone où l’insert est situé, les conducteurs internes et externes peuvent simplement être séparés par de l’air tout en assurant l’isolement nécessaire. De plus l’air possède une permittivité diélectrique proche de celle du vide. La permittivité assure la présence d’une capacité répartie le long du câble entre le ou les conducteurs internes et le conducteur externe. L’air est très simple à mettre en œuvre et permet de disposer un insert à un emplacement souhaité le long de l’axe 16. La présence d’air permet de déplacer facilement l’insert en cas de besoin. Alternativement, hors de la zone où l’insert est situé, il est possible de disposer d’autres matériaux, solide voir fluide entre le ou les conducteurs internes et le conducteur externe, notamment en choisissant le matériau pour adapter sa perméabilité relative.

L’insert peut comprendre un matériau conducteur de l’électricité en assurant un isolement électrique par rapport à au moins un des conducteurs. Un matériau conducteur permet de réduire la distance séparant le conducteur externe du ou des conducteurs internes, ce qui permet d’augmenter la valeur de la capacité séparant le ou les conducteurs internes du conducteur externe.

L’insert peut comprendre un matériau diélectrique dont la permittivité peut être choisie pour modifier la capacité présente hors de la zone où l’insert est situé. Par exemple, le verre possède une permittivité de l’ordre de 5 à 7, ce qui permet d’augmenter localement la capacité présente entre le ou les conducteurs internes et le conducteur externe.

Il est également possible d’agir sur une différence de perméabilité magnétique entre le matériau de l’insert et celui séparant les conducteurs hors de la zone où l’insert est situé. A cet effet, l’insert peut comprendre un matériau diamagnétique, paramagnétique ou ferromagnétique. En augmentant la perméabilité magnétique, l’insert peut augmenter la valeur d’inductance entre le ou les conducteurs internes et le conducteur externe.

Les figures 3, 4, 5 et 6 représentent en coupe dans un plan perpendiculaire à l’axe 16 différents exemples de forme d’insert. Dans les différentes formes proposées, le matériau de l’insert peut être choisi en fonction de la valeur d’impédance que l’on souhaite apporter au moyen de l’insert. Il est possible de réaliser un insert ne comprenant qu’un seul matériau. Alternativement, il est possible de réaliser un insert composite mêlant différents matériaux afin d’ajuster au mieux l’impédance locale apportée par l’insert.

La représente l’insert 18 sous forme d’une bague ajustée à la fois à l’intérieur du conducteur externe 12 et autour du conducteur interne 14. Les deux ajustements permettent de maintenir mécaniquement la position du conducteur interne 14 par rapport au conducteur externe 12. Sur la , les conducteurs 12 et 14 sont coaxiaux. Il est également possible de décaler le conducteur 14 par rapport à l’axe 16.

La représente l’insert 28 également sous forme d’une bague ajustée à la fois à l’intérieur du conducteur externe 12 et autour des conducteurs internes 22, 24 et 26. Pour maintenir les conducteurs internes 22, 24 et 26 en appui contre l’insert 28 le câble 20 peut comprendre une âme centrale 30 permettant de maintenir les conducteurs internes 22, 24 et 26 écartés les uns des autres. L’âme centrale 30 peut comprendre des gorges 32 dans chacune desquelles un conducteur interne prend place. Les gorges 32 permettent de positionner les conducteurs internes 22, 24 et 26 entre eux. L’âme centrale 30 peut être réalisée dans un matériau présentant des propriétés électromagnétiques différentes de celle de l’air. Autrement dit, l’âme centrale 30 introduit une impédance entre les conducteurs internes 22, 24 et 26 de valeur différente de l’impédance entre les conducteurs internes 22, 24 et 26 hors de la partie où s’étend l’âme centrale 30. Le matériau de l’insert 28 et celui de l’âme 30 peuvent être identiques ou différents. Le choix des matériaux est réalisé en fonction des impédances que l’on souhaite obtenir, d’une part entre les conducteurs internes 22, 24 et 26 et le conducteur externe 12 et d’autre part entre les conducteurs internes 22, 24 et 26 eux-mêmes.

Alternativement, à la variante représentée sur la , il est possible de se passer de l’âme 30 en fixant les conducteurs internes 22, 24 et 26 à l’insert 28 par exemple par collage.

La représente une variante d’un insert 34 mis en œuvre dans un câble 20 à plusieurs conducteurs internes 22, 24 et 26. L’insert 34 comprend autant de perçages que de conducteurs internes 22, 24 et 26. Les perçages sont ajustés aux conducteurs internes 22, 24 et 26.

La variante de la parait en première approche plus simple à réaliser que la variante de la . En effet, la fonction mécanique remplie par l’âme centrale 30 de la est directement remplie par l’insert 34 de la . Cependant, pour réaliser certains inserts, il peut être utile de mettre en œuvre un procédé de fabrication par enroulement. Ceci est notamment le cas pour des anneaux généralement utilisés comme circuits magnétiques à base de matériaux ferromagnétiques nanocristallins. Ces matériaux possèdent l’avantage d’une perméabilité relative μr très élevée qui peut dépasser 105. Ces anneaux sont souvent appelés par les fabricants, circuits magnétiques toriques du fait de l’absence d’entrefer. Les matériaux nanocristallins sont difficilement usinables. Il est donc quasiment impossible de réaliser l’insert 34 avec de tels matériaux, d’où l’utilité d’une forme telle celle de l’insert 28 à laquelle on peut ajouter une âme 30.

Les inserts 18, 28 et 34 représentés sur les figures 3, 4 et 5 possèdent des formes extérieures épousant la surface intérieure du conducteur externe 12. Cela permet de maximiser la quantité de matériau de l’insert entre le ou les conducteurs internes et le conducteur externe et ainsi maximiser la différence de valeur d’impédance entre l’insert et la zone du câble où l’insert est absent pour un matériau donné mis en œuvre pour l’insert. Alternativement, il peut être utile de ne pas épouser la surface intérieure du conducteur externe 12 afin de générer des irrégularités dans l’impédance crée par l’insert. De telles irrégularités permettent notamment, dans le cas d’un insert en matériau ferromagnétique, d’introduire des pertes permettant de limiter d’éventuelles résonnances dues à une impédance trop parfaite. Un exemple d’une telle réalisation est représenté sur la où le conducteur externe 12 possède une forme une forme tubulaire à section circulaire autour de l’axe 16. L’insert 40 possède une section sensiblement carrée s’inscrivant dans le conducteur externe 12. Les sommets de la section carrée sont en contact avec la surface intérieure du conducteur externe 12 et les arrêtes de la section carrée sont éloignées de surface intérieure du conducteur externe 12, notamment en leur milieu. L’air présent entre les arrêtes et le conducteur externe 12 tend à réduire localement l’impédance obtenue par l’insert 40 localement au niveau des sommets. Les variations d’impédance locale selon des directions radiales autour de l’axe 16 permettent de réduire d’éventuelles résonnances dues à une impédance trop pure. De plus les pertes générées par la création d’entrefers au niveau des arrêtes tendent à favoriser un certain échauffement permettant de dissiper l’énergie de perturbations que l’on souhaite filtrer au moyen de l’insert. Il est possible de remplir l’espace existant entre les arrêtes et la surface intérieure du conducteur interne par un autre matériau.

Les irrégularités de forme radiales entre l’insert et le conducteur externe peuvent être utiles pour tout autre type de matériau mis en œuvre pour l’insert. Comme on l’a vu plus haut, il est possible d’augmenter la capacité de l’impédance existante entre un conducteur interne et le conducteur externe au moyen d’un insert en matériau conducteur ou en matériau diélectrique possédant une permittivité différente de celle de la zone du câble sans insert. Les irrégularités radiales dans la forme de l’insert permettent de réaliser des variations locales de capacité limitant d’éventuelles résonnances.

Le conducteur interne 14 peut être en contact avec les surfaces intérieures de l’insert 40. Alternativement, comme représenté sur la , une entretoise 42 peut assurer le positionnement du conducteur interne 14 par rapport à l’insert 40. Il est bien sûr possible de profiter de la mise en place de l’entretoise 42 pour réaliser une adaptation d’impédance en choisissant les propriétés électromagnétiques du matériau de l’entretoise.

La représente une variante reprenant l’insert 18 de la disposé entre le conducteur interne 14 et le conducteur externe 12. En complément, il est possible d’ajouter une bague extérieure 43 permettant de modifier localement l’impédance du câble 10. Il est par exemple possible de réaliser la bague extérieure 43 en matériau ferromagnétique pouvant filtrer certains courants de mode commun de haute fréquence pouvant notamment se propager sur la surface extérieure du conducteur externe 12. Il est intéressant de combiner dans une même section du câble 10, section perpendiculaire à l’axe 16 un insert 18 et une bague extérieure 43. En effet, pour éviter une saturation trop rapide du matériau ferromagnétique formant l’insert 18, on peut être amené choisir un matériau à faible perméabilité magnétique relative, souvent notée µr, typiquement inférieure à 5000. En effet l’insert 18 est soumis à chacun des courants circulant dans les deux conducteurs 12 et 14, les effets des courants sur l’insert 18 pouvant être distincts. En revanche la bague extérieure 43 n’est soumise qu’au courant différentiel entre les deux conducteurs 12 et 14. La bague extérieure 43 est donc moins soumise au risque de saturation et peut être réalisée dans un matériau ferromagnétique à forte perméabilité magnétique relative. De façon plus générale, lorsque l’insert 18 et la bague extérieure 43 sont réalisés en matériaux ferromagnétiques, la perméabilité magnétique relative de l’insert 18 est avantageusement plus faible que celle de la bague extérieure 43. Alternativement pour simplifier le choix des matériaux formant l’insert et la bague extérieure 43, ceux-ci peuvent être identiques et donc avoir la même perméabilité magnétique relative. La mise en place d’une bague extérieure 43 peut être envisagée quel que soit le nombre de conducteurs internes.

La représente encore une autre variante de câble comprenant plusieurs câbles internes. Dans l’exemple représenté, les trois conducteurs internes 22, 24 et 26 sont repris. Il est possible d’adapter cette variante quel que soit le nombre de conducteurs internes. Un insert 44 est disposé entre un des conducteurs internes, le conducteur 22 dans l’exemple représenté, et le conducteur externe 12, sans être disposé entre les autres conducteurs internes 24, 26 et le conducteur externe 12. D’autres inserts 44 peuvent être disposés autour de chacun des conducteurs internes 24 et 26 dans d’autres sections du câble que celle représentée sur la .

La représente des irrégularités radiales entre l’un des conducteurs, interne et/ou externe et l’insert 40. La représente une autre variante de forme d’insert 46 où des irrégularités de forme axiales sont présentes. Dans l’exemple représenté, l’insert 46 est percé axialement selon l’axe 16 pour recevoir de façon ajustée le conducteur interne 14. L’insert 46 comprend une première partie 46a dont la surface extérieure est ajustée dans le conducteur externe 12. L’insert 46 comprend deux autres parties 46b et 46c formant des épaulements par rapport à la partie 46a. Ainsi de l’air, ou un autre matériau, est présent entre les parties 46b et 46c et le conducteur externe 12. Ces irrégularités axiales de forme permettent de moduler axialement l’impédance générée par l’insert 46. Toute autre forme irrégulière est bien entendu possible. Il est également possible de réaliser un insert possédant des irrégularités de forme aussi bien axiales que radiales. Comme pour l’insert 40 représenté sur la , pour l’insert 46, il est possible de choisir le ou les matériaux qui le constituent pour adapter l’impédance au besoin.

La représente un insert 50 formé de l’assemblage de différentes parties formées chacune dans des matériaux qui peuvent être différents. Dans l’exemple représenté, l’insert 50 comprend trois composants 50a, 50b et 50c. Ce type d’assemblage présente un intérêt lorsque la réalisation d’un insert sur mesure, aussi bien au niveau de ses dimensions qu’au niveau de ses caractéristiques électromagnétiques serait industriellement difficile à réaliser. Il est possible de s’approcher au mieux des caractéristiques souhaitées en assemblant différents composants de nature différentes. L’insert 50 peut posséder une forme régulière comme représenté sur la . Il peut également comprendre des irrégularités de forme aussi bien axiales que radiales.

Les figures 7 et 8 sont représentées en rapport avec un câble ne comprenant qu’un seul conducteur interne 14. Il est également possible de mettre en œuvre ces variantes pour des câbles comprenant plusieurs conducteurs internes.

La représente un câble 60 et deux raccordements 62 et 64 du câble 60. Le câble 60 comprend un conducteur interne 14 et un conducteur externe 12 s’étendant tous deux selon l’axe 16. Le premier raccordement 62, appelé raccordement d’extrémité est adapté pour raccorder les deux conducteurs 12 et 14 à l’une des extrémités du câble 60. Il est possible de mettre en œuvre un raccordement d’extrémité à chacune des deux extrémités du câble 60. Le second raccordement 64, appelé raccordement courant, est adapté pour raccorder les deux conducteurs 12 et 14 entre les extrémités du câble 60. Le raccordement d’extrémité 62 permet par exemple de raccorder un générateur au câble 60. Le raccordement courant 64 permet par exemple de raccorder un convertisseur prélevant de l’énergie sur le câble. Il est possible de réaliser plusieurs raccordements courants 64 le long du câble 60 notamment pour y raccorder plusieurs convertisseurs (ou charges) prélevant de l’énergie en parallèle sur le câble 60. Inversement, il est possible de raccorder au câble 60 plusieurs générateurs ou charges régénératrices au moyen de plusieurs raccordements courants 64. Le raccordement d’extrémité 62 peut également être utilisé pour raccorder une charge électrique.

Le câble 60 comprend, en l’une de ses extrémités, un bouchon 66 recouvrant partiellement le conducteur externe 12. Le conducteur interne 14 s’étend au-delà de l’extrémité du conducteur externe 12 et traverse le bouchon 66. Le raccordement d’extrémité 62 permet de connecter à chacun des conducteurs 12 et 14 un conducteur électrique, respectivement 72 et 74. Le conducteur 74 dispose en son extrémité d’une cosse 76 maintenue sur l’extrémité axiale du conducteur interne 14 au moyen d’une vis 78. Tout autre moyen de raccordement électrique du conducteur 74 au conducteur interne 14 est possible, par exemple, au moyen d’un collier ceinturant le conducteur interne 14 et assurant un contact radial au tour de l’extrémité du conducteur interne 14. De façon semblable, le conducteur 72 dispose en son extrémité d’une cosse 80 maintenue sur l’extrémité du conducteur externe 12 au moyen d’une vis 82. Comme précédemment, tout autre moyen de raccordement électrique du conducteur 72 au conducteur externe 12 est possible. De façon plus générale, il est possible de mettre en œuvre un connecteur adapté à la géométrie du câble 60 pour assurer le raccordement 62.

Le raccordement courant 64 permet de raccorder le conducteur externe 12 par exemple au moyen d’une vis 84 et le conducteur interne 14 par exemple au moyen d’une vis 86 traversant le conducteur externe 12. Les deux vis 84 et 86 s’étendent radialement par rapport à l’axe 16. Sur la , les deux vis 84 et 86 s’étendent perpendiculairement à l’axe 16. Par radial, on entend aussi toute direction permettant de s’écarter de l’axe 16. Lors de la traversée du conducteur externe 12, la vis 86 est isolée du conducteur externe 12 au moyen d’un manchon isolant 88. Tout autre moyen de raccordement aux deux conducteurs est bien entendu possible. Comme évoqué plus haut pour le raccordement 62, il est par exemple possible de prévoir un collier assurant le contact électrique avec chacun des conducteurs 12 et 14.

L’accès radial aux deux conducteurs 12 et 14 permet de mettre en œuvre autant de raccordements courants 64 que nécessaire. Les deux raccordements 62 et 64 sont décrits en rapport à un câble ne possédant qu’un seul conducteur interne 14. Il est possible de mettre en œuvre ces raccordements pour des câbles possédant autant de conducteurs internes que nécessaire.

Un insert 90 est disposé entre le raccordement d’extrémité 62 et le raccordement courant 64. L’insert 90 permet d’éviter la propagation de perturbations entre le raccordement d’extrémité 62 et le raccordement courant 64. Un deuxième insert 92 est disposé entre les deux vis 84 et 86 et plus généralement entre les sorties du raccordement courant 64, chacune des sorties étant connectée à l’un des conducteurs 12 ou 14. Il est également possible de disposer l’insert 92 entre les deux sorties du raccordement d’extrémité 62. La fonction de modificateur d’impédance assurée par l’insert 92 entre les deux sorties du raccordement d’extrémité 62 peut être remplie par le bouchon 66. Dans le cas d’un câble ayant plusieurs conducteurs internes, il est possible de disposer un insert 92 entre chacune des sorties connectées aux différents conducteurs. Un troisième insert 94 est disposé au-delà du raccordement 64. En pratique l’insert 94 représente un insert disposé entre deux raccordements courants 64. Les inserts 90, 92 et 94 peuvent avoir toute forme telle que décrite précédemment au travers des inserts 18, 28, 34, 40, 44, 46 ou 50 en fonction des besoins de filtrage.

Claims

Câble de puissance pour le transport d’énergie électrique, comprenant :
- au moins deux conducteurs électriques (12, 14 ; 22, 24, 26) s’étendant principalement selon un axe de transport de l’énergie (16), un premier des conducteurs appelé conducteur externe (12) entourant un second des conducteurs appelé conducteur interne (14 ; 22, 24, 26) le long de l’axe (16),
- au moins un insert (18 ; 28 ; 34 ; 40 ; 44 ; 46 ; 50 ; 66, 90, 92, 94) disposé entre le conducteur interne (14 ; 22, 24, 26) et le conducteur externe (12), l’insert (18 ; 28 ; 34 ; 40 ; 44 ; 46 ; 50 ; 66, 90, 92, 94) s’étendant sur une partie seulement du câble (10 ; 20 ; 60) le long de l’axe (16), l’insert (18 ; 28 ; 34 ; 40 ; 44 ; 46 ; 50 ; 66, 90, 92, 94) introduisant une première impédance entre le conducteur interne (14 ; 22, 24, 26) et le conducteur externe (12) de valeur différente d’une seconde impédance entre le conducteur interne (14 ; 22, 24, 26) et le conducteur externe (12) hors de la partie du câble (10 ; 20 ; 60) où s’étend l’insert (18 ; 28 ; 34 ; 40 ; 44 ; 46 ; 50 ; 66, 90, 92, 94).
Câble de puissance selon la revendication 1, dans lequel l’insert (18 ; 28 ; 34 ; 40 ; 44 ; 46 ; 50 ; 66, 90, 92, 94) a la forme d’une bague à l’intérieur de laquelle s’étend le conducteur interne (14 ; 22, 24, 26).
Câble de puissance selon la revendication 2, dans lequel l’insert (18 ; 28) a la forme d’une bague ajustée à la fois à l’intérieur du conducteur externe (12) et autour du conducteur interne (14 ; 22, 24, 26).
Câble de puissance selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’insert (18 ; 28 ; 34 ; 40 ; 44 ; 46 ; 50 ; 66, 90, 92, 94) comprend un matériau ferromagnétique.
Câble de puissance selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’insert (18 ; 28 ; 34 ; 40 ; 46 ; 50 ; 66, 90, 92, 94) comprend un matériau métallique isolé d’au moins un des conducteurs (12, 14 ; 22, 24, 26).
Câble de puissance selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’insert (18 ; 28 ; 34 ; 40 ; 46 ; 50 ; 66, 90, 92, 94) comprend un matériau diélectrique dont la permittivité est différente de la permittivité existante hors de la zone où l’insert (18 ; 28 ; 34 ; 40 ; 46 ; 50 ; 66, 90, 92, 94) est situé.
Câble de puissance selon l’une des revendications précédentes, comprenant plusieurs conducteurs internes (22, 24, 26) entourés par le conducteur externe (12) et une âme (30) s’étendant selon l’axe (16), l’âme (30) étant configurée pour maintenir les conducteurs internes (22, 24, 26) écartés les uns des autres et en appui contre l’insert (28), l’âme (30) introduisant une impédance entre les conducteurs internes (22, 24, 26) de valeur différente de l’impédance entre les conducteurs internes (22, 24, 26) hors de la partie du câble (10 ; 20 ; 60) où s’étend l’âme (30).
Câble de puissance selon l’une des revendications précédentes, comprenant une bague extérieure (43) réalisée en matériau ferromagnétique, la bague extérieure (43) étant disposée dans une section du câble perpendiculaire à l’axe de transport de l’énergie (16) où l’insert (18) est disposé, l’insert (18) étant réalisé en matériau ferromagnétique de perméabilité magnétique relative plus faible que la perméabilité magnétique relative de la bague extérieure (43).
Câble de puissance selon l’une des revendications précédentes, comprenant plusieurs conducteurs internes (22, 24, 26) entourés par le conducteur externe (12), l’insert (44) étant disposé entre un des conducteurs internes (22), et le conducteur externe (12) sans être disposé entre les autres des conducteurs internes (24, 26) et le conducteur externe (12).
Câble de puissance selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, l’insert (40 ; 46) comprend des irrégularités radiales et/ou axiales selon l’axe de transport de l’énergie (16).
Câble de puissance selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, l’insert (50) est formé de l’assemblage de différentes parties (50a, 50b, 50c) formées chacune dans des matériaux différents.
Câble de puissance selon l’une des revendications précédentes, comprenant un raccordement d’extrémité (62) permettant de raccorder, à une extrémité du câble (60) les deux conducteurs électriques (12, 14 ; 22, 24, 26) et au moins un raccordement courant (64) permettant de raccorder le long du câble 60 les deux conducteurs électriques (12, 14 ; 22, 24, 26), le câble (60) comprenant en outre un insert (90) disposé entre le raccordement d’extrémité (62) et le raccordement courant (64).
Câble de puissance selon l’une des revendications précédentes, comprenant au moins un raccordement (62, 64) permettant de raccorder en extrémité ou le long du câble (60) les conducteurs électriques (12, 14 ; 22, 24, 26), le câble (60) comprenant en outre un insert (66 ; 92) disposé entre différentes sorties (78, 82 ; 84, 86) du raccordement (62, 64).
Câble de puissance selon l’une des revendications précédentes, comprenant plusieurs raccordements courants (64) permettant de raccorder le long du câble (60) les deux conducteurs électriques (12, 14 ; 22, 24, 26), et un insert (94) disposé entre au moins deux des raccordements courants (64).