FR3131655A1 - RING FOR MONITORING THE OPERATION OF A POWER CABLE AND CABLE EQUIPPED WITH SUCH A RING - Google Patents
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Abstract
Cette bague (14) de suivi du fonctionnement d’un câble (10) de puissance comporte : au moins un système récupérateur d’énergie, adapté à collecter l’énergie électrique disponible dans le câble (10) ; au moins un convertisseur redresseur de tension, connecté à l’au moins un système récupérateur d’énergie ; au moins un moyen de mesure d’au moins une grandeur physique, alimenté en énergie électrique par l’au moins un système récupérateur d’énergie ; au moins un module de communication adapté à émettre des données représentatives de l’au moins une grandeur physique, alimenté en énergie électrique par l’au moins un système récupérateur d’énergie. Figure pour l’abrégé : Fig. 1This ring (14) for monitoring the operation of a power cable (10) comprises: at least one energy recovery system, suitable for collecting the electrical energy available in the cable (10); at least one voltage rectifier converter, connected to the at least one energy harvesting system; at least one means of measuring at least one physical quantity, supplied with electrical energy by the at least one energy recovery system; at least one communication module suitable for transmitting data representative of the at least one physical quantity, supplied with electrical energy by the at least one energy recovery system. Figure for abstract: Fig. 1
Description
La présente invention se rapporte à une bague de suivi du fonctionnement d’un câble de puissance et à un câble équipé d’une telle bague.The present invention relates to a ring for monitoring the operation of a power cable and to a cable equipped with such a ring.
L’invention appartient au domaine des câbles électriques de puissance destinés au transport d’énergie et/ou à la transmission de données. Elle trouve à s’appliquer en particulier, mais pas uniquement, dans le domaine des bâtiments résidentiels et tertiaires.The invention belongs to the field of electrical power cables intended for the transport of energy and/or the transmission of data. It is applicable in particular, but not only, in the field of residential and tertiary buildings.
La connaissance de diverses grandeurs physiques relatives à l’état d’un câble en fonctionnement sans qu’il soit besoin d’accéder directement au câble est utile, en particulier lorsque ce câble est installé dans un endroit difficile d’accès, où toute intervention de maintenance est coûteuse.The knowledge of various physical quantities relating to the state of a cable in operation without the need to directly access the cable is useful, in particular when this cable is installed in a place difficult to access, where any intervention maintenance is costly.
On sait recueillir des mesures à distance, en approchant à une distance appropriée du câble concerné un capteur ou un autre système de mesure à distance. Néanmoins, cela implique que l’opérateur transporte avec lui le système de mesure, y compris de quoi l’alimenter en courant, jusqu’au site considéré et retour et ce, aussi souvent que nécessaire. En outre, l’opérateur doit parfois ensuite effectuer une opération additionnelle de transmission des résultats de mesure à un tiers. Un tel protocole est lourd et coûteux.We know how to collect measurements remotely, by approaching a sensor or other remote measurement system at an appropriate distance from the cable concerned. However, this implies that the operator carries the measuring system with him, including power supplies, to the site in question and back, as often as necessary. In addition, the operator must sometimes then carry out an additional operation of transmitting the measurement results to a third party. Such a protocol is cumbersome and expensive.
Ainsi, à l’heure actuelle, sur le marché du bâtiment, il est très rare de réaliser une maintenance préventive des circuits électriques. La surveillance du bon fonctionnement de l’infrastructure électrique du bâtiment se fait généralement en quelques points stratégiques, mais n’est pas répartie partout où cela serait nécessaire. Certaines solutions consistent à installer dans les armoires électriques de nouveaux composants et systèmes qui permettent de réaliser ces fonctions de surveillance, mais sont également complexes et coûteuses.Thus, at present, in the building market, it is very rare to carry out preventive maintenance of electrical circuits. Monitoring the proper functioning of the building's electrical infrastructure is generally done at a few strategic points, but is not distributed everywhere where it would be necessary. Some solutions consist of installing new components and systems in electrical cabinets that allow these monitoring functions to be carried out, but are also complex and expensive.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités de l’art antérieur.The present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks of the prior art.
Dans ce but, la présente invention propose une bague de suivi du fonctionnement d’un câble de puissance, remarquable en ce qu’elle comporte :
au moins un système récupérateur d’énergie, adapté à collecter l’énergie électrique disponible dans le câble ;
au moins un convertisseur redresseur de tension, connecté à l’au moins un système récupérateur d’énergie ;
au moins un moyen de mesure d’au moins une grandeur physique, alimenté en énergie électrique par l’au moins un système récupérateur d’énergie ;
au moins un module de communication adapté à émettre des données représentatives de l’au moins une grandeur physique, alimenté en énergie électrique par l’au moins un système récupérateur d’énergie.For this purpose, the present invention proposes a ring for monitoring the operation of a power cable, remarkable in that it comprises:
at least one energy recovery system, adapted to collect the electrical energy available in the cable;
at least one voltage rectifier converter, connected to the at least one energy recovery system;
at least one means of measuring at least one physical quantity, supplied with electrical energy by the at least one energy recovery system;
at least one communication module adapted to transmit data representative of the at least one physical quantity, supplied with electrical energy by the at least one energy recovery system.
Les câbles sont intégrés dans toutes les structures des bâtiments et sont donc potentiellement des outils d’aide à la maintenance préventive, pour surveiller l’état de bon fonctionnement du bâtiment. La bague conforme à l’invention embarque un ensemble miniaturisé dans lequel le système récupérateur d’énergie permet, sans nécessiter d’alimentation extérieure à la bague, de fournir une énergie suffisante pour faire fonctionner le moyen de mesure. Cela permet non seulement de s’affranchir du transport séparé de ces matériels de mesure et d’alimentation électrique, mais aussi, par une miniaturisation appropriée, de conserver à la bague un diamètre réduit ainsi qu’une souplesse permettant une installation sur un câble facile sur site.Cables are integrated into all building structures and are therefore potentially tools to help with preventive maintenance, to monitor the proper functioning of the building. The ring according to the invention embeds a miniaturized assembly in which the energy recovery system makes it possible, without requiring a power supply external to the ring, to provide sufficient energy to operate the measuring means. This not only makes it possible to avoid the separate transport of these measuring and electrical power equipment, but also, through appropriate miniaturization, to keep the ring of a reduced diameter as well as flexibility allowing easy installation on a cable. on the site.
Grâce à l’invention, le fonctionnement des câbles eux-mêmes est surveillé sans nécessité d’une intervention locale. Cela permet notamment d’opérer un suivi de l’alimentation d’installations sensibles, une analyse de défauts fugitifs par réalisation de sondages ponctuels et ce y compris sur des câbles se trouvant dans des espaces inaccessibles à un opérateur humain.Thanks to the invention, the operation of the cables themselves is monitored without the need for local intervention. This makes it possible, in particular, to monitor the power supply of sensitive installations and analyze transient faults by carrying out occasional surveys, including on cables located in spaces inaccessible to a human operator.
Les mesures physiques effectuées par le ou les moyens de mesure peuvent, via le ou les modules de communication, être transmises à une plateforme logicielle de traitement de données. Ainsi, en particulier, divers traitements permettront de suivre l’état opérationnel du câble : suivi du vieillissement prématuré d’un câble par la surveillance de sa température de fonctionnement ou de la dérivée de cette température, suivi de l’intensité du courant circulant dans le câble, etc.The physical measurements carried out by the measuring means(s) can, via the communication module(s), be transmitted to a data processing software platform. Thus, in particular, various treatments will make it possible to monitor the operational state of the cable: monitoring the premature aging of a cable by monitoring its operating temperature or the derivative of this temperature, monitoring the intensity of the current circulating in cable, etc.
Plusieurs modes de calcul pourront être réalisés : déclenchement d’une alarme en cas de dépassement, pendant une durée prédéfinie, de la température de fonctionnement ou de sa dérivée, déclenchement d’une alarme, en cas de dépassement de l’intensité du courant, estimation du reste à vivre du câble par comparaison de la température cumulée vue par le câble à des abaques de prédiction de la durée de vie, etc.Several calculation modes can be carried out: triggering an alarm in the event of exceeding, for a predefined duration, the operating temperature or its derivative, triggering an alarm in the event of exceeding the current intensity, estimation of the remaining life of the cable by comparison of the cumulative temperature seen by the cable with lifespan prediction charts, etc.
Dans un mode particulier de réalisation, l’au moins un système récupérateur d’énergie comporte une pluralité de bobines montées en série et/ou en parallèle, chaque bobine de la pluralité de bobines ayant un noyau magnétique et un nombre prédéterminé de spires, la pluralité de bobines étant connectée en série à l’au moins un convertisseur redresseur de tension.In a particular embodiment, the at least one energy recovery system comprises a plurality of coils connected in series and/or in parallel, each coil of the plurality of coils having a magnetic core and a predetermined number of turns, the plurality of coils being connected in series to the at least one voltage rectifier converter.
Grâce à leur noyau magnétique, ces bobines sont de faible encombrement, ce qui permet le montage en série d’un nombre suffisant d’entre elles pour que le système récupérateur d’énergie collecte l’énergie nécessaire pour l’alimentation du moyen de mesure.Thanks to their magnetic core, these coils have a small footprint, which allows a sufficient number of them to be connected in series so that the energy recovery system collects the energy necessary to power the measuring means .
Dans un mode particulier de réalisation, la bague comporte en outre au moins un moyen de stockage d’énergie électrique, adapté à stocker l’énergie électrique récupérée par l’au moins un système récupérateur d’énergie.In a particular embodiment, the ring further comprises at least one electrical energy storage means, adapted to store the electrical energy recovered by the at least one energy recovery system.
Cette disposition est avantageuse car elle permet de ne pas perdre l’énergie électrique qui serait recueillie par le système récupérateur d’énergie mais qui ne serait pas immédiatement nécessaire pour le fonctionnement des divers éléments embarqués dans la bague.This arrangement is advantageous because it makes it possible to avoid losing the electrical energy which would be collected by the energy recovery system but which would not be immediately necessary for the operation of the various elements embedded in the ring.
Dans un mode particulier de réalisation, l’au moins un moyen de stockage d’énergie électrique comporte un supercondensateur.In a particular embodiment, the at least one electrical energy storage means comprises a supercapacitor.
Les supercondensateurs présentent une capacité d’accumulation d’énergie significative.Supercapacitors have a significant energy storage capacity.
Dans un mode particulier de réalisation, l’au moins un module de communication est un module de communication par radiofréquence.In a particular embodiment, the at least one communication module is a radio frequency communication module.
En variante, l’au moins un module de communication est un module de communication par onde porteuse.Alternatively, the at least one communication module is a carrier wave communication module.
Ces deux modes de réalisation présentent l’avantage de permettre une communication sans fil.These two embodiments have the advantage of allowing wireless communication.
Dans une autre variante, l’au moins un module de communication est un module de communication par fibre optique.In another variant, the at least one communication module is an optical fiber communication module.
Cela permet de faciliter et fiabiliser la communication dans des environnements hostiles.This makes communication easier and more reliable in hostile environments.
Dans un mode particulier de réalisation, l’au moins un moyen de mesure d’au moins une grandeur physique comporte un capteur de température et/ou un capteur d’intensité électrique et/ou un capteur de fumée et/ou un capteur de vibrations et/ou un capteur d’humidité, cette liste de types de capteurs n’étant pas exhaustive.In a particular embodiment, the at least one means for measuring at least one physical quantity comprises a temperature sensor and/or an electrical intensity sensor and/or a smoke sensor and/or a vibration sensor and/or a humidity sensor, this list of sensor types being not exhaustive.
Le ou les moyens de mesure embarqués dans la bague ont ainsi l’avantage de permettre d’avoir une bonne connaissance de l’état et du fonctionnement du câble autour duquel est installée la bague et donc, du bâtiment dans lequel ce câble est installé. On peut ainsi anticiper des pannes ou dysfonctionnements du câble et par conséquent limiter les réparations et les arrêts de production potentiellement longs pour les utilisateurs du câble.The measuring means(s) embedded in the ring thus have the advantage of providing good knowledge of the condition and operation of the cable around which the ring is installed and therefore of the building in which this cable is installed. We can thus anticipate breakdowns or malfunctions of the cable and therefore limit repairs and potentially long production stoppages for cable users.
Par exemple, le capteur de vibrations permet notamment d’identifier la présence ou non de personnes dans une pièce et le capteur d’humidité permet d’identifier une éventuelle fuite. Comme mentionné plus haut, les mesures effectuées par ces capteurs peuvent être envoyées vers une centrale de calcul qui les comparera à des consignes pour déclencher d’éventuelles alarmes.For example, the vibration sensor makes it possible to identify the presence or absence of people in a room and the humidity sensor makes it possible to identify a possible leak. As mentioned above, the measurements taken by these sensors can be sent to a computing center which will compare them to instructions to trigger possible alarms.
Les traitements logiciels pourront se dérouler suivant plusieurs principes : comparaison des valeurs ou des calculs réalisés à un modèle de référence, comparaison des mesures à un ensemble de points, une moyenne, etc.Software processing can be carried out according to several principles: comparison of values or calculations carried out with a reference model, comparison of measurements with a set of points, an average, etc.
Dans un mode particulier de réalisation, la bague est réalisée en matière plastique moulée. Cela permet d’enrober facilement l’ensemble des éléments présents dans la bague.In a particular embodiment, the ring is made of molded plastic material. This makes it easy to coat all the elements present in the ring.
Dans le même but que celui indiqué plus haut, la présente invention propose également un câble de puissance comportant une gaine extérieure ayant une surface externe, remarquable en ce qu’il est équipé d’une bague de suivi de son fonctionnement telle que succinctement décrite ci-dessus, la bague étant positionnée autour de la gaine extérieure et présentant une surface interne entièrement en contact avec la surface externe de la gaine extérieure.For the same purpose as that indicated above, the present invention also proposes a power cable comprising an outer sheath having an external surface, remarkable in that it is equipped with a ring for monitoring its operation as briefly described below. -above, the ring being positioned around the outer sheath and having an internal surface entirely in contact with the external surface of the outer sheath.
La bague conforme à l’invention peut fonctionner sur tout câble quel qu’en soit le fournisseur et étant donné que la bague ne s’insère pas dans le circuit auquel le câble appartient, mais qu’elle vient en parallèle, cela permet d’éviter qu’une éventuelle défaillance du système récupérateur d’énergie vienne perturber le fonctionnement du câble.The ring according to the invention can operate on any cable whatever the supplier and given that the ring is not inserted into the circuit to which the cable belongs, but that it comes in parallel, this makes it possible to prevent a possible failure of the energy recovery system from disrupting the operation of the cable.
En outre, la bague peut être intégrée durant la vie du câble et pas uniquement lors de la fabrication de celui-ci. Par ailleurs, la bague peut être installée ou désinstallée rapidement et ne nécessite aucune modification des processus de fabrication des câbles, ce qui offre une souplesse d’utilisation non connue aujourd’hui.In addition, the ring can be integrated during the life of the cable and not only during its manufacture. Furthermore, the ring can be installed or uninstalled quickly and does not require any modification to the cable manufacturing processes, which offers flexibility of use not known today.
Les caractéristiques particulières et les autres avantages du câble étant similaires à ceux de la bague, ils ne sont pas répétés ici.As the special features and other benefits of the cable are similar to those of the ring, they are not repeated here.
D’autres aspects et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d’exemples nullement limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :Other aspects and advantages of the invention will appear on reading the detailed description below of particular embodiments, given by way of non-limiting examples, with reference to the appended drawings, in which:
Le câble conforme à la présente invention est un câble électrique de puissance destiné par exemple au transport d’énergie et/ou à la transmission de données. A titre d’exemple non limitatif, il peut s’agir d’un câble appartenant à l’infrastructure électrique d’un bâtiment, qu’il s’agisse d’un bâtiment résidentiel ou d’un bâtiment tertiaire.The cable according to the present invention is an electric power cable intended for example for the transport of energy and/or the transmission of data. As a non-limiting example, it may be a cable belonging to the electrical infrastructure of a building, whether it is a residential building or a tertiary building.
La
Le câble 10 comporte au moins un élément conducteur 12. Dans le mode particulier de réalisation illustré, le câble est triphasé et comporte donc trois éléments conducteurs 12. Il peut s’agir d’un câble à basse ou moyenne tension, voire à haute tension selon le domaine d’utilisation considéré.The cable 10 comprises at least one conductive element 12. In the particular embodiment illustrated, the cable is three-phase and therefore comprises three conductive elements 12. It may be a low or medium voltage cable, or even a high voltage cable. depending on the area of use considered.
Autour de chaque élément conducteur 12, on peut prévoir une ou plusieurs couches de matériau isolant, elles-mêmes éventuellement, mais non nécessairement, recouvertes d’une barrière mécanique, par exemple du type tresse ou ruban.Around each conductive element 12, one or more layers of insulating material can be provided, themselves possibly, but not necessarily, covered with a mechanical barrier, for example of the braid or ribbon type.
Le câble 10 comporte en outre une gaine extérieure (non représentée).The cable 10 further comprises an outer sheath (not shown).
Conformément à l’invention, le câble 10 est équipé d’une bague 14 de suivi de son fonctionnement. La bague 14 est positionnée autour de la gaine extérieure du câble 10 et la surface interne de la bague 14 est entièrement en contact avec la surface externe de la gaine extérieure.In accordance with the invention, the cable 10 is equipped with a ring 14 for monitoring its operation. The ring 14 is positioned around the outer sheath of the cable 10 and the inner surface of the ring 14 is entirely in contact with the outer surface of the outer sheath.
Conformément à l’invention, comme l’illustre le schéma fonctionnel de la
De façon optionnelle, on peut envisager d’interroger le moyen 36 de mesure par communication radiofréquence ou par ondes porteuses ou, en ajoutant une interface appropriée, par communication par fibre optique. Dans tous les cas, cette communication est réalisée via au moins un module 38 de communication du type décrit plus loin, présent dans la bague 14. La communication peut être effectuée ponctuellement ou à intervalles réguliers, ou encore en cas de franchissement d’un seuil d’alerte prédéfini. En cas de communication à intervalles réguliers, la fréquence maximale de communication sera calculée en fonction des besoins en énergie du module 38 de communication. L’au moins un module 38 de communication est adapté à émettre des données représentatives de l’au moins une grandeur physique précitée et est alimenté en énergie électrique par l’au moins un système 30 récupérateur d’énergie.Optionally, we can consider interrogating the measuring means 36 by radio frequency communication or by carrier waves or, by adding an appropriate interface, by optical fiber communication. In all cases, this communication is carried out via at least one communication module 38 of the type described below, present in the ring 14. The communication can be carried out punctually or at regular intervals, or even in the event of crossing a threshold predefined alert. In the case of communication at regular intervals, the maximum communication frequency will be calculated according to the energy requirements of the communication module 38. The at least one communication module 38 is adapted to transmit data representative of the at least one aforementioned physical quantity and is supplied with electrical energy by the at least one energy recovery system 30.
Le moyen 36 de mesure est également alimenté en énergie électrique par le système 30 récupérateur d’énergie.The measuring means 36 is also supplied with electrical energy by the energy recovery system 30.
Parmi les moyens 36 de mesure possibles, on peut citer en particulier, à titre d’exemples non limitatifs : un capteur d’ampacité adapté à mesurer l’intensité maximale admissible par le câble 10, un capteur de température adapté à mesurer la température dans une région prédéterminée du câble 10, un capteur de pression adapté à mesurer la pression dans une région prédéterminée du câble 10, un capteur d’intensité adapté à mesurer l’intensité du courant électrique parcourant le câble 10, un capteur de tension électrique adapté à mesurer la tension électrique aux bornes d’une portion d’un des éléments conducteurs 12, un capteur de puissance électrique adapté à mesurer la puissance électrique disponible dans le câble 10, un capteur de tension mécanique adapté à mesurer la tension mécanique subie par le câble 10, un capteur de localisation adapté à déterminer la localisation géographique d’une région prédéterminée du câble 10, un capteur de vibrations adapté à mesurer les vibrations dans une région prédéterminée du câble 10, un capteur d’humidité, adapté à déterminer le degré d’humidité dans une région prédéterminée du câble 10, un capteur de fumée, adapté à détecter la présence d’émanations de particules de fumée dans le câble 10 ou au voisinage de celui-ci, un capteur de débit de gaz, adapté à déterminer le débit d’un gaz présent dans l’environnement du câble 10, un capteur gyroscopique, adapté à déterminer l’inclinaison du câble 10, etc.Among the possible measuring means 36, we can cite in particular, by way of non-limiting examples: an ampacity sensor adapted to measure the maximum admissible intensity by the cable 10, a temperature sensor adapted to measure the temperature in a predetermined region of the cable 10, a pressure sensor adapted to measure the pressure in a predetermined region of the cable 10, an intensity sensor adapted to measure the intensity of the electric current passing through the cable 10, an electric voltage sensor adapted to measure the electrical voltage across a portion of one of the conductive elements 12, an electrical power sensor adapted to measure the electrical power available in the cable 10, a mechanical tension sensor adapted to measure the mechanical tension experienced by the cable 10, a location sensor adapted to determine the geographical location of a predetermined region of the cable 10, a vibration sensor adapted to measure the vibrations in a predetermined region of the cable 10, a humidity sensor, adapted to determine the degree of humidity in a predetermined region of the cable 10, a smoke sensor, adapted to detect the presence of emanations of smoke particles in the cable 10 or in the vicinity thereof, a gas flow sensor, adapted to determine the flow rate of a gas present in the environment of the cable 10, a gyroscopic sensor, adapted to determine the inclination of the cable 10, etc.
Un seul ou plusieurs moyens 36 de mesure, adaptés à mesurer une même grandeur physique ou des grandeurs physiques de nature différente, peuvent être embarqués dans la bague 14.A single or several measuring means 36, adapted to measure the same physical quantity or physical quantities of different nature, can be embedded in the ring 14.
Le ou les moyens 36 de mesure peuvent aussi être adaptés à mesurer un ou plusieurs paramètres relatifs à l’environnement extérieur du câble 10, comme par exemple la présence de gaz grâce au capteur de débit de gaz susmentionné, ou la présence de personnes grâce au capteur de vibrations susmentionné, ces exemples n’étant pas limitatifs.The measuring means 36 can also be adapted to measure one or more parameters relating to the external environment of the cable 10, such as for example the presence of gas using the aforementioned gas flow sensor, or the presence of people using the aforementioned vibration sensor, these examples being not limiting.
Le convertisseur 32 redresseur de tension redresse la tension récupérée par le système 30 récupérateur d’énergie et la rend disponible par exemple sous 3,0 V. A des niveaux bas de tension tels que ceux des signaux fournis par le système 30 récupérateur d’énergie, la tension de seuil des diodes est significativement élevée, ce qui « consomme » une grande partie de l’énergie récupérée et réduit donc considérablement le rendement du circuit. Le système 30 récupérateur d’énergie comporte des bobines, comme détaillé plus loin et chaque bobine ne fournit de la puissance que durant les crêtes de sa sinusoïde, lorsque les diodes du convertisseur 32 redresseur conduisent. Le reste du temps, l’énergie qu’il serait capable de fournir n’est pas récupérée. C’est pourquoi la technologie de redresseur pleine onde semi-actif est utilisée : deux diodes d’un redresseur classique sont remplacées par des transistors, supprimant leur tension de seuil.The voltage rectifier converter 32 rectifies the voltage recovered by the energy recovery system 30 and makes it available for example at 3.0 V. At low voltage levels such as those of the signals supplied by the energy recovery system 30 , the threshold voltage of the diodes is significantly high, which “consumes” a large part of the energy recovered and therefore considerably reduces the efficiency of the circuit. The energy recovery system 30 comprises coils, as detailed below, and each coil only provides power during the peaks of its sinusoid, when the diodes of the rectifier converter 32 conduct. The rest of the time, the energy it would be able to provide is not recovered. This is why semi-active full-wave rectifier technology is used: two diodes of a conventional rectifier are replaced by transistors, removing their threshold voltage.
De façon optionnelle, l’énergie récupérée peut être stockée par au moins un moyen 34 de stockage d’énergie électrique également compris dans la bague 14 et dont la capacité de stockage sera adaptée en particulier aux besoins en énergie du module 38 de communication.Optionally, the recovered energy can be stored by at least one electrical energy storage means 34 also included in the ring 14 and whose storage capacity will be adapted in particular to the energy needs of the communication module 38.
A titre d’exemple non limitatif, le ou les moyens 34 de stockage d’énergie électrique peuvent comporter à cet effet un ou plusieurs supercondensateurs ou accumulateurs.By way of non-limiting example, the means 34 for storing electrical energy may comprise one or more supercapacitors or accumulators for this purpose.
L’énergie électrique provenant du courant électrique circulant dans le ou les éléments conducteurs 12 est recueillie par l’au moins un système 30 récupérateur d’énergie, qui utilise le flux magnétique induit par cette circulation de courant pour en récupérer l’énergie.The electrical energy coming from the electric current circulating in the conductive element(s) 12 is collected by the at least one energy recovery system 30, which uses the magnetic flux induced by this current circulation to recover the energy.
L’au moins un système 30 récupérateur d’énergie du type contenu dans la bague conforme à l’invention peut par exemple, mais non nécessairement, être du type décrit ci-après.The at least one energy recovery system 30 of the type contained in the ring according to the invention can for example, but not necessarily, be of the type described below.
Il peut comporter une seule bobine 16 du type représenté sur la
Chaque bobine 16 a un noyau 160 magnétique et un nombre prédéterminé de spires 162.Each coil 16 has a magnetic core 160 and a predetermined number of turns 162.
Le noyau 160 magnétique est réalisé par exemple dans un matériau ferromagnétique doux, tel qu’un alliage de fer et de nickel, par exemple avec au moins 36% de nickel, ou bien un alliage de fer et de silicium, ou bien une ferrite, ou encore un alliage nanocristallin ou un matériau amorphe.The magnetic core 160 is made for example from a soft ferromagnetic material, such as an alloy of iron and nickel, for example with at least 36% nickel, or an alloy of iron and silicon, or a ferrite, or a nanocrystalline alloy or an amorphous material.
Les spires 162 constituent une bobine de fil isolé. Lorsque la bobine est placée dans un champ magnétique, ce dernier induit la circulation d’un flux magnétique dans le noyau, qui induit à son tour une tension aux bornes de la bobine proportionnelle à l’amplitude de ce flux, à la section du noyau et au nombre de spires de la bobine.The turns 162 constitute a coil of insulated wire. When the coil is placed in a magnetic field, the latter induces the circulation of a magnetic flux in the core, which in turn induces a voltage across the coil proportional to the amplitude of this flux, to the section of the core and the number of turns of the coil.
On choisit le meilleur compromis possible entre la longueur et la section magnétique des noyaux. Par exemple, afin d’augmenter le rapport dimensionnel longueur/section magnétique, en augmentant la longueur du barreau pouvant constituer le noyau 160 sans augmenter sa hauteur et sans réduire la section magnétique, on peut prévoir que le noyau 160 de la bobine 16 comporte un ensemble d’au moins deux tôles, par exemple découpées dans un seul bloc, par exemple trois tôles, dont une tôle centrale 1600 inclinée par rapport à la direction du champ magnétique et deux tôles d’extrémité 1601 et 1602 de part et d’autre de la tôle centrale et parallèles entre elles, comme illustré sur la
De nombreuses variantes de réalisation du noyau 160 sont envisageables : le noyau 160 peut comporter uniquement la tôle centrale 1600, inclinée ou non par rapport à la direction du champ magnétique, le noyau 160 peut être d’un seul tenant ou en plusieurs parties éventuellement mais non nécessairement assemblées entre elles, etc.Many alternative embodiments of the core 160 are possible: the core 160 can comprise only the central sheet 1600, inclined or not with respect to the direction of the magnetic field, the core 160 can be in one piece or in several parts possibly but not necessarily assembled together, etc.
Dans un mode particulier de réalisation où le câble 10 autour duquel est installée la bague 14 est triphasé, les bobines 16 et leurs noyaux 160 peuvent alors être positionnés dans la bague 14 par exemple comme illustré sur la
Le câble 10 peut comporter un nombre variable d’éléments conducteurs 12.Cable 10 may include a variable number of conductive elements 12.
Dans un mode particulier de réalisation non représenté, le câble 10 comporte quatre éléments conducteurs 12, dont un neutre.In a particular embodiment not shown, the cable 10 comprises four conductive elements 12, including a neutral.
Dans le mode particulier de réalisation de la
La ou les bobines 16 ainsi que l’au moins un convertisseur 32 redresseur, l’au moins un moyen 36 de mesure et l’au moins un module 38 de communication sont intégrées dans la bague 14, par exemple sous forme d’un circuit électronique intégrant l’ensemble des fonctions (redresseur, mesure, communication et de façon optionnelle, stockage d’énergie) enrobé dans une structure en matière plastique moulée constituant la bague 14. La largeur de la bague 14 est au moins égale à la longueur du noyau 160.The coil(s) 16 as well as the at least one rectifier converter 32, the at least one measuring means 36 and the at least one communication module 38 are integrated into the ring 14, for example in the form of a circuit electronic integrating all the functions (rectifier, measurement, communication and optionally, energy storage) coated in a molded plastic structure constituting the ring 14. The width of the ring 14 is at least equal to the length of the core 160.
Plus généralement, toute forme de réalisation du système 30 récupérateur d’énergie, éventuellement autre que les bobines 16, est disposée de telle sorte que l’axe privilégié de fonctionnement du système 30 récupérateur d’énergie soit parallèle aux lignes de champ du champ magnétique induit.More generally, any embodiment of the energy recovery system 30, possibly other than the coils 16, is arranged such that the preferred axis of operation of the energy recovery system 30 is parallel to the field lines of the magnetic field. induced.
A titre d’exemple nullement limitatif, chaque bobine 16 peut fournir individuellement une tension en courant alternatif 50 Hz d’environ 150 mV RMS sous une centaine de microampères RMS.As a non-limiting example, each coil 16 can individually provide a 50 Hz alternating current voltage of approximately 150 mV RMS at around a hundred microamps RMS.
La présente invention offre une grande modularité de mesure, une large variété de grandeurs physiques reflétant l’état du câble pouvant être mesurées et une modification éventuelle du nombre de systèmes 30 récupérateurs d’énergie et/ou, dans un mode particulier de réalisation, une modification éventuelle du nombre de bobines 16 qu’ils contiennent le cas échéant, selon les besoins de consommation des différents moyens 36 de mesure impliqués.The present invention offers great measurement modularity, a wide variety of physical quantities reflecting the state of the cable that can be measured and a possible modification of the number of energy recovery systems and/or, in a particular embodiment, a possible modification of the number of coils 16 which they contain if necessary, according to the consumption needs of the different measuring means 36 involved.
La présente invention permet d’intégrer l’ensemble des fonctions décrites précédemment dans une bague qui sera installée facilement autour d’un câble sans modifier son processus de fabrication.The present invention makes it possible to integrate all of the functions described above in a ring which will be easily installed around a cable without modifying its manufacturing process.
Claims (10)
au moins un système (30) récupérateur d’énergie, adapté à collecter l’énergie électrique disponible dans ledit câble (10) ;
au moins un convertisseur (32) redresseur de tension, connecté audit au moins un système (30) récupérateur d’énergie ;
au moins un moyen (36) de mesure d’au moins une grandeur physique, alimenté en énergie électrique par ledit au moins un système (30) récupérateur d’énergie ;
au moins un module (38) de communication adapté à émettre des données représentatives de ladite au moins une grandeur physique, alimenté en énergie électrique par ledit au moins un système (30) récupérateur d’énergie.Ring (14) for monitoring the operation of a power cable (10), characterized in that it comprises:
at least one energy recovery system (30), adapted to collect the electrical energy available in said cable (10);
at least one voltage rectifier converter (32), connected to said at least one energy recovery system (30);
at least one means (36) for measuring at least one physical quantity, supplied with electrical energy by said at least one energy recovery system (30);
at least one communication module (38) adapted to transmit data representative of said at least one physical quantity, supplied with electrical energy by said at least one energy recovery system (30).
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| FR2200063A FR3131655A1 (en) | 2022-01-05 | 2022-01-05 | RING FOR MONITORING THE OPERATION OF A POWER CABLE AND CABLE EQUIPPED WITH SUCH A RING |
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| FR2200063A FR3131655A1 (en) | 2022-01-05 | 2022-01-05 | RING FOR MONITORING THE OPERATION OF A POWER CABLE AND CABLE EQUIPPED WITH SUCH A RING |
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| Publication Number | Publication Date |
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| FR3131655A1 true FR3131655A1 (en) | 2023-07-07 |
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ID=80933405
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| FR2200063A Pending FR3131655A1 (en) | 2022-01-05 | 2022-01-05 | RING FOR MONITORING THE OPERATION OF A POWER CABLE AND CABLE EQUIPPED WITH SUCH A RING |
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- 2022-01-05 FR FR2200063A patent/FR3131655A1/en active Pending
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