FR3131068A1 - HARNESS TO ENSURE AN ELECTRICAL CONNECTION - Google Patents

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Laurent CARTAILLER
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Valéry CHAU
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/0045Cable-harnesses

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  • Cable Accessories (AREA)

Abstract

HARNAIS POUR ASSURER UNE LIAISON ELECTRIQUE Un aspect de l’invention concerne un harnais (1) pour assurer une liaison électrique entre plusieurs équipements (11,12), ledit harnais (1) comportant : un faisceau électrique principal (2) comportant un premier câble électrique positif (3) et un premier câble électrique négatif (4) entourés par une première gaine de protection (5), etun faisceau électrique amortisseur (6) comportant un deuxième câble électrique positif (7) et un deuxième câble électrique négatif (8) entourés par une deuxième gaine de protection (9), ledit faisceau électrique amortisseur (6) et ledit faisceau électrique principal (2) étant connectés en parallèle. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 2HARNESS FOR PROVIDING AN ELECTRICAL CONNECTION One aspect of the invention relates to a harness (1) for providing an electrical connection between several pieces of equipment (11,12), said harness (1) comprising: a main electrical harness (2) comprising a first cable positive electric cable (3) and a first negative electric cable (4) surrounded by a first protective sheath (5), anda damping electric harness (6) comprising a second positive electric cable (7) and a second negative electric cable (8) surrounded by a second protective sheath (9), said damping electrical harness (6) and said main electrical harness (2) being connected in parallel. Figure to be published with abstract: Figure 2

Description

HARNAIS POUR ASSURER UNE LIAISON ELECTRIQUEHARNESS TO ENSURE AN ELECTRICAL CONNECTION

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTIONTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

La présente invention se rapporte aux harnais électriques et à la limitation des perturbations électriques et électromagnétiques. L'invention concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, la limitation des perturbations électriques dans les harnais électriques utilisés dans des aéronefs.The present invention relates to electrical harnesses and to the limitation of electrical and electromagnetic disturbances. The invention relates more particularly, but not exclusively, to the limitation of electrical disturbances in electrical harnesses used in aircraft.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTIONTECHNOLOGICAL BACKGROUND OF THE INVENTION

La Compatibilité Electromagnétique (CEM) est indispensable pour le bon fonctionnement d'un système dans son environnement. La transmission des signaux dits de « puissance » entre une alimentation électrique haute tension et une charge, formée par exemple par un convertisseur et un moteur électrique associé, est source de nombreuses perturbations qui sont notamment dues aux commutations des interrupteurs dans la charge, ces perturbations étant transmises par conduction et rayonnement électriques.Electromagnetic Compatibility (EMC) is essential for the proper functioning of a system in its environment. The transmission of so-called "power" signals between a high-voltage power supply and a load, formed for example by a converter and an associated electric motor, is a source of numerous disturbances which are in particular due to the switching of the switches in the load, these disturbances being transmitted by electrical conduction and radiation.

Dans le cas d'un aéronef, ces perturbations vont notamment se propager vers l’alimentation électrique haute tension. Cette propagation entraîne des perturbations conduites et rayonnées qui peuvent créer des dysfonctionnements dans les appareils environnants. Ces perturbations représentent une part significative des problèmes de compatibilité électromagnétique à résoudre, notamment dans le domaine aéronautique qui s'oriente vers des générations d'avions toujours plus électriques.In the case of an aircraft, these disturbances will in particular propagate towards the high voltage power supply. This propagation leads to conducted and radiated disturbances which can create malfunctions in the surrounding devices. These disturbances represent a significant part of the electromagnetic compatibility problems to be solved, in particular in the aeronautical field which is moving towards ever more electric generations of aircraft.

La fonction de transmission de puissance électrique est assurée par des harnais électrique. Un harnais électrique est habituellement constitué de plusieurs câbles électriques. Les câbles cheminent ensemble pour aboutir à des connecteurs ou des cosses électriques. Le harnais comporte éventuellement une gaine de protection formée par exemple d'un ruban isolant ou d'une tresse textile ou métallique.The electrical power transmission function is ensured by electrical harnesses. An electrical harness is usually made up of several electrical cables. The cables run together to end in connectors or electrical lugs. The harness optionally comprises a protective sheath formed for example of an insulating tape or of a textile or metal braid.

Dans le cadre des programmes de développement d'avions toujours plus électriques, les harnais sont de plus en plus nombreux. Le harnais électrique est maintenant considéré comme un système à part entière par les organismes de régulations FAA et EASA et doit répondre aux exigences d'EWIS (« Electrical Wiring Interconnection System »).As part of the development programs for ever more electric aircraft, there are more and more harnesses. The electrical harness is now considered a system in its own right by the FAA and EASA regulatory bodies and must meet the requirements of EWIS (“Electrical Wiring Interconnection System”).

Les perturbations transitant dans les harnais sont de deux types : les perturbations en mode commun et les perturbations en mode différentiel. Ces perturbations électriques et électromagnétiques se propagent dans les câbles qui supportent l’alimentation haute tension ou HVDC (pour « High Voltage Direct Curent » en anglais).The disturbances passing through the harnesses are of two types: disturbances in common mode and disturbances in differential mode. These electrical and electromagnetic disturbances propagate in the cables that support the high voltage power supply or HVDC (for “High Voltage Direct Current”).

Afin de diminuer ces perturbations, il est connu d’utiliser un filtre formé par un circuit série de type RL. A cette fin, on associe un harnais à un condensateur. En effet, comme illustré à la , lorsqu’un tel harnais est associé à un condensateur, ils peuvent être modélisés par un circuit série de type RL. Plus particulièrement, la illustre une alimentation haute tension 100, un harnais 101 reliant électriquement l’alimentation haute tension 100 à un boitier électronique 102 comportant un condensateur 103 en son entrée. Le harnais 101 présente une résistance interne R101 et une inductance interne L101.In order to reduce these disturbances, it is known to use a filter formed by a series circuit of the RL type. To this end, a harness is associated with a capacitor. Indeed, as illustrated in , when such a harness is associated with a capacitor, they can be modeled by an RL type series circuit. More specifically, the illustrates a high voltage power supply 100, a harness 101 electrically connecting the high voltage power supply 100 to an electronic box 102 comprising a capacitor 103 at its input. Harness 101 has an internal resistor R101 and an internal inductor L101.

Néanmoins, un tel filtre présente une fonction de transfert sur le réseau d’alimentation haute tension qui est très faiblement amortie. Cela implique dans une bande de fréquence proche d’une fréquence de coupure du filtre :

  • un impact en courant au niveau du réseau haute tension dû au courant consommé et émis par le boîtier électronique 102.
  • un impact en courant transitant dans l’alimentation haute tension 100, le harnais 101 et le condensateur 103 du boîtier électronique 102 dû aux variations de tension au niveau du réseau haute tension.
Nevertheless, such a filter has a transfer function on the high voltage supply network which is very weakly damped. This implies in a frequency band close to a cutoff frequency of the filter:
  • a current impact at the level of the high voltage network due to the current consumed and emitted by the electronic box 102.
  • a current impact flowing in the high voltage power supply 100, the harness 101 and the capacitor 103 of the electronic box 102 due to voltage variations at the level of the high voltage network.

Par conséquent, il existe un besoin pour disposer de harnais qui assurent une minimisation des perturbations.Consequently, there is a need to have harnesses which ensure a minimization of disturbances.

L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en proposant un harnais permettant d’amortir la fonction de transfert entre une source d’alimentation haute tension et une charge.The invention offers a solution to the problems mentioned above, by proposing a harness making it possible to dampen the transfer function between a high voltage power supply source and a load.

Dans ce contexte, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à un harnais pour assurer une liaison électrique entre plusieurs équipements, le harnais comportant un faisceau électrique principal comportant un premier câble électrique positif et un premier câble électrique négatif entourés par une première gaine de protection.In this context, the invention thus relates, in its broadest sense, to a harness for providing an electrical connection between several items of equipment, the harness comprising a main electrical harness comprising a first positive electrical cable and a first negative electrical cable surrounded by a first protective sheath.

Il convient de noter que le harnais selon cet aspect de l’invention comporte en outre un faisceau électrique amortisseur comportant un deuxième câble électrique positif et un deuxième câble électrique négatif entourés par une deuxième gaine de protection, le faisceau électrique amortisseur et le faisceau électrique principal étant connectés en parallèle.It should be noted that the harness according to this aspect of the invention further comprises a damping electrical harness comprising a second positive electrical cable and a second negative electrical cable surrounded by a second protective sheath, the damping electrical harness and the main electrical harness being connected in parallel.

Lorsque ce harnais est connecté avec un condensateur implanté dans une charge de sorte à former un filtre sur un réseau d’alimentation haute tension, cette structure de harnais permet d’amortir une fonction de transfert du filtre.When this harness is connected with a capacitor implanted in a load so as to form a filter on a high voltage power supply network, this harness structure makes it possible to damp a transfer function of the filter.

Cela permet vis-à-vis d’une solution classique :

  • de limiter les harmoniques de courants émis par le boîtier électronique sur le réseau haute tension, et
  • d’augmenter une immunité du boîtier électronique vis-à-vis d’une susceptibilité en tension du réseau haute tension ;
This allows, compared to a classic solution:
  • to limit the harmonics of currents emitted by the electronic box on the high voltage network, and
  • to increase an immunity of the electronic unit with respect to a voltage susceptibility of the high voltage network;

Le fait d’augmenter l’immunité du boîtier électronique vis-à-vis de la susceptibilité en tension du réseau haute tension permet de limiter les courants de fuite qui transitent à travers l’alimentation haute tension, le harnais et le condensateur du boîtier électronique. Ces courants génèrent habituellement une élévation de température du condensateur et donc limitent la durée de vie du condensateur. Ainsi, cette structure de harnais permet en outre d’augmenter la durée de vie du condensateur.The fact of increasing the immunity of the electronic box with respect to the voltage susceptibility of the high voltage network makes it possible to limit the leakage currents which pass through the high voltage power supply, the harness and the capacitor of the electronic box. . These currents usually generate a temperature rise of the capacitor and therefore limit the lifetime of the capacitor. Thus, this harness structure further increases the lifetime of the capacitor.

Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le harnais selon cet aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.In addition to the characteristics which have just been mentioned in the previous paragraph, the harness according to this aspect of the invention may have one or more additional characteristics among the following, considered individually or in all technically possible combinations.

Selon un aspect non limitatif de l’invention, le faisceau électrique principal forme un harnais principal et le faisceau électrique amortisseur forme un harnais amortisseur.According to a non-limiting aspect of the invention, the main electrical harness forms a main harness and the damping electrical harness forms a damping harness.

Selon un aspect non limitatif de l’invention, le faisceau électrique amortisseur présente une résistance plus importante qu’une résistance que présente le faisceau électrique principal.According to a non-limiting aspect of the invention, the damping electrical harness has a greater resistance than a resistance presented by the main electrical harness.

Selon un aspect non limitatif de l’invention, le faisceau électrique principal présente une inductance plus importante qu’une inductance que présente le faisceau électrique amortisseur.According to a non-limiting aspect of the invention, the main electrical harness has a greater inductance than an inductance presented by the damping electrical harness.

Selon un aspect non limitatif de l’invention, le faisceau électrique principal présente une gauge plus importante qu’une gauge que présente le faisceau électrique amortisseur.According to a non-limiting aspect of the invention, the main electrical harness has a larger gauge than a gauge that the damping electrical harness has.

Selon un aspect non limitatif de l’invention, le harnais comporte un rapport formé par la gauge du faisceau électrique principal / la gauge du faisceau électrique amortisseur compris entre 0,25 et 0,75.According to a non-limiting aspect of the invention, the harness comprises a ratio formed by the gauge of the main electrical harness / the gauge of the damping electrical harness of between 0.25 and 0.75.

Selon un aspect non limitatif de l’invention, le rapport formé par la gauge du faisceau électrique principal / la gauge du faisceau amortisseur est de 0,5.According to a non-limiting aspect of the invention, the ratio formed by the gauge of the main electrical harness / the gauge of the damping harness is 0.5.

Un autre aspect de l’invention concerne un aéronef comportant un harnais pour assurer une liaison électrique entre plusieurs équipements selon l’un quelconque des aspects de l’invention précités.Another aspect of the invention relates to an aircraft comprising a harness to provide an electrical connection between several pieces of equipment according to any one of the aforementioned aspects of the invention.

Selon un aspect non limitatif de l’invention, le harnais est connecté à un condensateur.According to a non-limiting aspect of the invention, the harness is connected to a capacitor.

Selon un aspect non limitatif de l’invention, les équipements sont formés par une alimentation électrique haute tension et un boitier électronique.According to a non-limiting aspect of the invention, the equipment is formed by a high voltage power supply and an electronic box.

L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.The invention and its various applications will be better understood on reading the following description and examining the accompanying figures.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF FIGURES

illustre un harnais selon un état de l’art ; illustrates a harness according to a state of the art;

représente, de façon schématique, un harnais pour assurer une liaison électrique entre plusieurs équipements selon un aspect non limitatif de l’invention ; represents, schematically, a harness for providing an electrical connection between several pieces of equipment according to a non-limiting aspect of the invention;

représente un schéma électrique du harnais illustré à la ; shows an electrical diagram of the harness shown in ;

illustre un exemple de réalisation d’un aéronef selon un aspect non limitatif de l’invention. illustrates an embodiment of an aircraft according to a non-limiting aspect of the invention.

Claims (10)

Harnais (1) pour assurer une liaison électrique entre plusieurs équipements (11,12), ledit harnais (1) comportant un faisceau électrique principal (2) comportant un premier câble électrique positif (3) et un premier câble électrique négatif (4) entourés par une première gaine de protection (5), ledit harnais (1) étant caractérisé en ce qu’il comporte en outre un faisceau électrique amortisseur (6) comportant un deuxième câble électrique positif (7) et un deuxième câble électrique négatif (8) entourés par une deuxième gaine de protection (9), ledit faisceau électrique amortisseur (6) et ledit faisceau électrique principal (2) étant connectés en parallèle.Harness (1) to provide an electrical connection between several items of equipment (11,12), said harness (1) comprising a main electrical harness (2) comprising a first positive electrical cable (3) and a first negative electrical cable (4) surrounded by a first protective sheath (5), said harness (1) being characterized in that it further comprises a damping electric harness (6) comprising a second positive electric cable (7) and a second negative electric cable (8) surrounded by a second protective sheath (9), said damping electrical harness (6) and said main electrical harness (2) being connected in parallel. Harnais (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que le faisceau électrique principal (2) forme un harnais principal et le faisceau électrique amortisseur (6) forme un harnais amortisseur.Harness (1) according to the preceding claim, characterized in that the main electrical harness (2) forms a main harness and the damping electrical harness (6) forms a damping harness. Harnais (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le faisceau électrique amortisseur (6) présente une résistance (R6) plus importante qu’une résistance (R2) que présente le faisceau électrique principal (2).Harness (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the damping electrical harness (6) has a resistance (R6) greater than a resistance (R2) presented by the main electrical harness (2). Harnais (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le faisceau électrique principal (2) présente une inductance (L2) plus importante qu’une inductance (L6) que présente le faisceau électrique amortisseur (6).Harness (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the main electrical harness (2) has a greater inductance (L2) than an inductance (L6) presented by the damping electrical harness (6). Harnais (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le faisceau électrique principal (2) présente une gauge plus importante qu’une gauge que présente le faisceau électrique amortisseur (6).Harness (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the main electrical harness (2) has a greater gauge than a gauge presented by the damping electrical harness (6). Harnais (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que le harnais (1) comporte un rapport formé par la gauge du faisceau électrique principal (2) / la gauge du faisceau électrique amortisseur (6) compris entre 0,25 et 0,75.Harness (1) according to the preceding claim, characterized in that the harness (1) comprises a ratio formed by the gauge of the main electrical harness (2) / the gauge of the damping electrical harness (6) of between 0.25 and 0.75 . Harnais (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que le rapport formé par la gauge du faisceau électrique principal (2) / la gauge du faisceau électrique amortisseur (6) est de 0,5.Harness (1) according to the preceding claim, characterized in that the ratio formed by the gauge of the main electrical harness (2) / the gauge of the damping electrical harness (6) is 0.5. Aéronef (10) caractérisé en ce qu’il comporte un harnais (1) pour assurer une liaison électrique entre plusieurs équipements (11, 12) selon l'une quelconque des revendications précédentes.Aircraft (10) characterized in that it comprises a harness (1) to provide an electrical connection between several items of equipment (11, 12) according to any one of the preceding claims. Aéronef (10) selon la revendication précédente caractérisé en ce que le harnais (1) est connecté à un condensateur (13).Aircraft (10) according to the preceding claim, characterized in that the harness (1) is connected to a capacitor (13). Aéronef (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les équipements sont formés par une alimentation électrique haute tension (11) et un boitier électronique (12).Aircraft (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the equipment is formed by a high voltage power supply (11) and an electronic box (12).
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