WO1989006805A1 - Dispositif d'injection d'un signal electromagnetique dans un conducteur electrique - Google Patents

Dispositif d'injection d'un signal electromagnetique dans un conducteur electrique Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a device for injecting an electromagnetic signal into an electrical conductor, in particular for testing its insulation and protection characteristics with regard to electromagnetic disturbances. .
  • Prior art Prior art.
  • annular pliers which can be opened in two parts is used, which comprises a conductive wire wound on a ferrite core and connected to an appropriate signal generator, and which is placed around the cable to be tested.
  • the subject of the invention is a device for injecting a signal onto an electrical conductor, which makes it possible to avoid these drawbacks.
  • the device according to the invention which comprises an annular clamp in two parts intended to be placed around the conductive cable, and means for connection to a signal generator, is characterized in that the clamp comprises an internal tubular cylindrical conductor of low thickness, surrounded by an intermediate cylinder of material with ferromagnetic properties, and a very thick external tubular cylindrical conductor, the external and internal conductors being, at a first end, connected to the means of connection to the signal generator and, to their second end, connected to each other.
  • the device according to the invention has a low load impedance, and a good efficiency, greater than 50% and which can reach 80 to 85%.
  • the choice of section and length of the intermediate cylinder with ferromagnetic properties, which is for example in ferrite, makes it possible to determine the low cut-off frequency of the device as a function of the envisaged application.
  • the bandwidth of a device according to the invention is between a few kilohertz and a hundred megahertz approximately.
  • the clamp also comprises cylinders of dielectric material placed between the three aforementioned cylinders, as well as inside the internal cylindrical conductor and outside the external cylindrical conductor.
  • cylindrical conductors of the clamp comprise, at their first end, very thick annular flanges by which they are connected to the means of connection to the signal generator.
  • the means for connecting to the signal generator comprise at least one, and preferably two cables with two coaxial conductors, the internal and external conductors of which are respectively connected to the internal and external cylindrical conductors of the pliers.
  • the device comprises conductive cylinders of small thickness, removable, making it possible to adapt the clamp to the diameter of the cable to be tested.
  • FIG. 1 is a schematic half view in axial section of the device according to the invention.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing this partially open device. . Best way to realize the invention.
  • the device shown schematically in Figures 1 and 2 is essentially in the form of an annular cylindrical clamp 10 in two parts 12 and 14 substantially identical, connected together by hinges of the hinged type, not shown. These two semi-cylindrical parts 12, 14 are also associated with locking means in the closed position around an electroconductive cable to be tested.
  • Each part 12, 14 of the clamp comprises, from the inside to the outside, a half-cylinder 16 of dielectric material with low inducing power, a tubular semi-cylindrical conductor 18, of small thickness, made for example of copper, an intermediate half-cylinder 20 of material with ferromagnetic properties, such as ferrite, or any other material with high magnetic permeability, a cylinder 22 of dielectric material of the same type as that of cylinder 18, and an external tubular semi-cylindrical conductor 24 relatively thick.
  • This external conductor 24 comprises, at its ends, annular flanges 26 oriented radially inwards.
  • One of these flanges 26 comprises studs or connecting terminals 28, while the other annular flange 26 is connected to the corresponding end of the internal cylindrical conductor 18.
  • the internal conductor 18 comprises or is connected to an annular rim 30 oriented towards the outside and carrying pads or connecting terminals 32, cor corresponding to the terminals 28 of the rim 26 of the external conductor 24.
  • terminals 28 and 30 are, for example, silver and are used for connection, as shown in FIG. 2, of coaxial cables 34 whose external conductors 36 are going to be connected by terminals 28 to the external conductor 24 of the clamp 10 and whose internal conductors 38 will be connected by terminals 32 to the internal conductor 18 of the clamp 10.
  • the annular flanges 26 and 30 of the conductors 24 and 18 are insulated from each other by a thickness 40 of dielectric material, which can also form insulation between the ferrite cylinder 20 and the internal conductor 18.
  • An external plastic cylinder 42 covers and protects the external conductor 24 and the ends of the clamp.
  • the ends of the clamp can be protected by half-discs 44 of plastic material, which are screwed or fixed by any suitable means to the ends of the cylinder 42.
  • the internal 18 and external 24 conductors of the clamp are made of copper, aluminum, or any other suitable electroconductive material.
  • the contact between the annular rim 26 of the external conductor 24 and the end of the internal conductor 16 is made by welding when the internal conductor 18 is not removable, or else by pressing with the interposition of a compressible conductor, for example a thin braid of copper, bronze, aluminum, or silver-plated copper wires.
  • This device is used as follows:
  • the coaxial cables 34 connected as indicated on the terminals 28 and 32 of the conductors 24 and 18 of the clamp, are connected to an appropriate signal generator, and the clamp is placed around a conductive cable to be tested, its two parts 12 , 14 being applied one on the other and locked in this position by any suitable means. It is essential that there is good contact between the edges of the two half-cylinders 20 of ferrite, so that the magnetic circuit is closed. To improve this contact, the edges of the conductive cylinders 18 and 24 can be dug a little to place a flexible and compressible conductor therein, such as a braid of conductive wires. It is then ensured, on closing the clamp, to obtain both a good connection of the edges of the ferrite half cylinders 20, and a good connection between the facing edges of the conductive half cylinders 18 and 24.
  • the device according to the invention has a relatively low load impedance thanks to the arrangement of the coaxial cables 34 in parallel, which makes it possible to divide their common impedance by two, and at the low impedance of the conductive edges 26 and 30 and of the conductor external 24. It follows that the major part of the load impedance is constituted by the internal conductor 18, at the ends of which is applied almost all of the voltage difference between the external 36 and internal 38 conductors of the coaxial cables 34.
  • the yield of the device according to the invention is greater than 50% and can reach 80 to 85%.
  • the main characteristics of the device according to the invention are indicated below, by way of non-limiting example:

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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'injection d'un signal électromagnétique dans un câble conducteur à tester, dispositif comprenant une pince (10) en deux parties (12, 14) destinée à être placée autour du câble à tester et comprenant un conducteur cylindrique tubulaire (18), un cylindre intermédiaire (20) de ferrite et un conducteur tubulaire extérieur (24) reliés par des câbles coaxiaux à un générateur de signal. L'invention permet de tester les isolements et les niveaux de protection des conducteurs électriques à l'égard des perturbations électromagnétiques.

Description

DISPOSITIF D'INJECTION D'UN SIGNAL ELECTROMAGNETIQUE DANS UN CONDUCTEUR ELECTRIQUE.
. Domaine technique.
L'invention concerne un dispositif d'injection d'un signal électromagnétique dans un conducteur électrique, en particulier pour tester ses caractéristiques d'isolement et de protection à l'égard des pertubations électromagnétiques. . Technique antérieure.
Il est déjà connu d'injecter, dans un câble électroconducteur de liaison entre des installations ou équipements électriques ou électroniques, des signaux simulant soit la foudre, soit des pertubations électromagnétiques résultant d'une explosion nucléaire. On utilise pour cela une pince annulaire ouvrable en deux parties, qui comprend un fil conducteur bobiné sur un tore de ferrite et relié à un générateur de signal approprié, et qui est placée autour du câble à tester.
Les résultats sont assez peu satisfaisants, car ce dispositif connu présente une impédance de charge trop élevée, un mauvais rendement de l'ordre de 10% (le signal induit dans le câble à tester est faible par rapport au signal fourni par le générateur), et la gamme de fréquences utilisables est limitée. . Exposé de l'invention.
L'invention a pour objet un dispositif d'injection d'un signal sur un conducteur électrique, qui permette d'éviter ces inconvénients. Le dispositif selon l'invention, qui comprend une pince annulaire en deux parties destinée à être placée autour du câble conducteur, et des moyens de liaison à un générateur de signal, est caractérisé en ce que la pince comprend un conducteur cylindrique tubulaire interne de faible épaisseur, entouré d'un cylindre intermédiaire de matière à propriétés ferromagnétiques, et d'un conducteur cylindrique tubulaire externe de forte épaisseur, les conducteurs externe et interne étant, à une première extrémité, reliés aux moyens de liaison au générateur de signal et, à leur seconde extrémité, raccordés l'un à l'autre.
Le dispositif selon l'invention présente une impédance de charge faible, et un bon rendement, supérieur à 50% et pouvant atteindre 80 à 85% De plus, le choix de la section et de la longueur du cylindre intermédiaire à propriétés ferromagnétiques, qui est par exemple en ferrite, permet de déterminer la fréquence de coupure basse du dispositif en fonction de l'application envisagée. En pratique, la bande passante d'un dispositif selon l'invention est comprise entre quelques kilohertz et cent mégahertz environ.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la pince comprend également des cylindres de matière diélectrique placés entre les trois cylindres précités, ainsi qu'à l'intérieur du conducteur cylindrique interne et à l'extérieur du conducteur cylindrique externe.
Avantageusement, les conducteurs cylindriques de la pince comprennent, à leur première extrémité, des rebords annulaires de forte épaisseur par lesquels ils sont reliés aux moyens de liaison au générateur de signal.
On diminue ainsi l'impédance de ces moyens de liaison, de façon à ce que la tension du signal fourni par le générateur soit appliquée essentiellement aux extrémités du conducteur cylindrique tubulaire interne de la pince, et non aux extrémités de l'ensemble conducteur cylindrique interne conducteur cylindrique externe.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les moyens de liaison au générateur de signal comprennent au moins un, et de préférence deux câbles à deux conducteurs coaxiaux, dont les conducteurs internes et externes sont respectivement reliés aux conducteurs cylindriques interne et externe de la pince. Ainsi, par alimentation de la pince par des câbles coaxiaux en parallèle, on diminue l'impédance de la source qui alimente la pince d'injection.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend des cylindres conducteurs de faible épaisseur, amovibles, permettant d'adapter la pince au diamètre du câble à tester.
. Description sommaire des dessins.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, dans lesquels:
- la figure 1 est une demi vue schématique en coupe axiale du dispositif selon l'invention;
- la figure 2 est une vue schématique en perspective, représentant ce dispositif en partie ouvert. . Meilleure manière de réaliser l'invention.
Le dispositif représenté schématiquement dans les figures 1 et 2 se présente essentiellement sous la forme d'une pince cylindrique annulaire 10 en deux parties 12 et 14 sensiblement identiques, reliées entre elles par des articulations du type à charnières, non représentées. Ces deux parties semi cylindriques 12, 14 sont également associées à des moyens de verrouillage en position fermée autour d'un câble êlectroconducteur à tester. Chaque partie 12, 14 de la pince comprend, de l'intérieur vers l'extérieur, un demi-cylindre 16 de matière diélectrique à faible pouvoir inducteur, un conducteur semi-cylindrique tubulaire 18, de faible épaisseur, réalisé par exemple en cuivre, un demi-cylindre intermédiaire 20 de matière à propriétés ferromagnétiques, telle que de la ferrite, ou tout autre matière à perméabilité magnétique élevée, un cylindre 22 de matière diélectrique du même type que celle du cylindre 18, et un conducteur semi-cylindrique tubulaire extérieur 24 d'épaisseur relativement forte. Ce conducteur externe 24 comprend, à ses extrémités, des rebords annulaires 26 orientés radialement vers l'intérieur. L'un de ces rebords 26 comprend des plots ou des bornes 28 de liaison, tandis que l'autre rebord annulaire 26 est raccordé à l'extrémité correspondante du conducteur cylindrique interne 18.
A son autre extrémité, correspondant au rebord annulaire 26 portant les bornes 28, le conducteur interne 18 comprend ou est raccordé à un rebord annulaire 30 orienté vers l'extérieur et portant des plots ou des bornes de liaison 32, cor respondant aux bornes 28 du rebord 26 du conducteur externe 24.
Ces bornes 28 et 30 sont par exemple argentées et servent à la connexion, comme représenté en figure 2 de câbles coaxiaux 34 dont les conducteurs extérieurs 36 vont être reliés par les bornes 28 au conducteur externe 24 de la pince 10 et dont les conducteurs internes 38 vont être reliés par les bornes 32 au conducteur interne 18 de la pince 10. Les rebords annulaires 26 et 30 des conducteurs 24 et 18 sont isolés l'un de l'autre par une épaisseur 40 de matière diélectrique, qui peut également former isolation entre le cylindre 20 de ferrite et le conducteur interne 18. Un cylindre extérieur 42 en matière plastique recouvre et protège le conducteur externe 24 et les extrémités de la pince.
Comme représenté en figure 2, selon une variante de réalisation, les extrémités de la pince peuvent être protégées par des demi disques 44 de matière plastique, qui sont vissés ou fixés par tout moyen approprié sur les extrémités du cylindre 42.
Les conducteurs interne 18 et externe 24 de la pince sont en cuivre, en aluminium, ou en tout autre matière électroconductrice appropriée. Le contact entre le rebord annulaire 26 du conducteur externe 24 et l'extrémité du conducteur interne 16 est réalisé par soudure lorsque le conducteur interne 18 n'est pas amovible, ou bien par appui avec interposition d'un conducteur compressible, par exemple une fine tresse de fils de cuivre, de bronze, d'aluminium, ou de cuivre argenté. Ce dispositif est utilisé de la façon suivante:
Les câbles coaxiaux 34, branchés comme indiqué sur les bornes 28 et 32 des conducteurs 24 et 18 de la pince, sont reliés à un générateur de signal approprié, et la pince est placée autour d'un câble conducteur à tester, ses deux parties 12, 14 étant appliquées l'une sur l'autre et verrouillées dans cette position par tout moyen approprié. Il est essentiel qu'il y ait un bon contact entre les bords des deux demi cylindres 20 de ferrite, pour que le circuit magnétique soit fermé. Pour améliorer ce contact, on peut creuser un peu les bords des cylindres conducteurs 18 et 24 pour y placer un conducteur souple et compressible, tel qu'une tresse de fils conducteurs. On est alors assuré, à la fermeture de la pince, d'obtenir à la fois une bonne liaison des bords des demi cylindres de ferrite 20, et une bonne liaison entre les bords en regard des demi cylindres conducteurs 18 et 24.
Le dispositif selon l'invention présente une impédance de charge relativement faible grâce à la disposition des câblés coaxiaux 34 en parallèle, ce qui permet de diviser leur impédance commune par deux, et à l'impédance faible des rebords conducteurs 26 et 30 et du conducteur externe 24. Il en résulte que la majeure partie de l'impédance de charge est constituée par le conducteur interne 18, aux extrémités duquel est appliquée la quasi totalité de la différence de tension entre les conducteurs externe 36 et interne 38 des câbles coaxiaux 34.
Cela explique que le rendement du dispositif selon l'invention est supérieur à 50% et peut atteindre 80 à 85%. Pour fixer les idées, on indique ci-dessous, à titre d'exemple non limitatif, les principales caractéristiques du dispositif selon l'invention:
- bande passante: de quelques kilohertz à cent mégahertz environ.
- courant d'injection : de 10 à 100-200 ampères
- impédance : de 5-6 à 25-50 ohms,
- tension : jusqu'à 1 500-3 000 volts crête à vide (le câble à tester n'étant pas en place) - rendement : 50-85%
- épaisseur du conducteur externe 24 : 3mm
- épaisseur du conducteur interne 18: 0,3mm
- épaisseur du cylindre 20 de ferrite: 10 à 20mm
- longueur du cylindre 20 de ferrite: par exemple 150mm

Claims

REVENDICATIONS
1/ Dispositif d'injection d'un signal électromagnétique dans un conducteur électrique, comprenant une pince annulaire en deux parties destinée à être placée autour du conducteur, par exemple un câble, et des moyens de liaison à un gênérateur de signal, caractérisé en ce que la pince (10) comprend un conducteur cylindrique tubulaire interne (18) de faible épaisseur, entouré d'un cylindre intermédiaire (20) de matière à propriétés ferromagnétiques, et d'un conducteur cylindrique tubulaire externe (24) de forte épaisseur, les conducteurs externe (24) et interne (18) étant, à une première extrémité, reliés aux moyens (34) de liaison au générateur de signal et, à leur seconde extrémité, raccordés l'un à l'autre. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des cylindres (16,22,40) de matière diélectrique placés entre les trois cylindres (18,20,24) précités, ainsi qu'à l'intérieur du conducteur cylindrique interne (18), et un revêtement extérieur protecteur (42). 3/ Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les conducteurs cylindriques (10,24) comprennent, à leur première extrémité, des rebords annulaires (30, 26) de forte épaisseur par lesquels ils sont reliés aux moyens (34) de liaison au générateur de signal. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de liaison au générateur de signal comprennent un ou plusieurs câbles (34) à deux conduc teurs coaxiaux, dont les conducteurs internes (38) et externes (36) sont respectivement reliés aux conducteurs interne (18) et externe (24) de la pince (10). 5/ Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux parties (12,14) de la pince sont semi cylindriques et reliées entre elles par des articulations du type charnière, et comprennent des conducteurs souples et compressibles placés entre les bords en regard des conducteurs interne (18) et externe (24) pour assurer un bon contact, à la fermeture de la pince, d'une part entre les bords en regard de ces conducteurs (18,24), d'autre part, entre les bords en regard des deux parties du cylindre (20) de matière à propriétés ferromagnétiques. 6/ Dispositf selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les conducteurs cylindriques (18,24) sont en cuivre ou en aluminium.
7/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le cylindre intermédiaire (20) est en ferrite. 8/ Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des cylindres conducteurs de faible épaisseur, amovibles, pour adaptation de la pince au diamètre du câble à tester.
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