Brevet FR2045989A1 — publié le 19710305

La présente invention se rapporte à une inductance, ou bobine, de choc sans noyau magnétique, c'est-à-dire une bobine d 'in- duction sans fer, destinée à entre insérée dans des lignes d'ali- mentation en énergie électrique, notamment dans des lignes aérien- neso Ces inductances de.choc sont par exemple utilisées en bobine d'arrêt de fréquence porteuse, de protection contre les surintensités ou encore de circuit de filtragee Suivant une disposition connue, on maintient un certain écartement entre les conducteurs électriques, enroulés en galettes ou concentriquement, d'une telle inductance au moyen de parties isolantes, par exemple en céramique ou en porcelaine, superposées en piles, ou colonnes On peut également réaliser ces piles ou colon- nes par coulée en une seule pièce de béton Comme elles ne sont cependant pas autoporteuses on en saisit plusieurs par leurs deux faces frontales entre deux croisillons que l'on serre l'un vers l'autre en direction longitudinale On suspend ou fixe ensuite la bobine par ces croisillons. Une autre méthode connue consiste à noyer dans une résine de coulée l'ensemble des conducteurs, enroulés en galette d'une seule couche, de la bobine d'inductance. Cette résine de coulée sert en suite aussi bien à l'isolation et à 19écartement mutuels des divers conducteurs qu'à l'écartement d'autres bobines d'une seule couche noyées elles aussi dans une résine de coulés et superposées au dessous lia résine de coulée empêche cependant l'évacuation de la chaleur; en outre, le procédé est coûteux. Les inductances de choc sans noyau que l'on connaît sont constituées par des conducteurs massifs plats ou des câbles, en cuivre ou en aluminium. La résitance mécanique relativement faible de ces matériaux complique la fixation desdits conducteurs ou cibles, compte tenu aussi du fait que lesdites inductances peuvent entre soumises, en service, à de grandes forces de court-circuit. L'invention a pour objet une inductance de choc sans noyau magnétique dotée de meilleures caractéristiques mécaniques et dune structure simplifiée Cette inductance de choc sans noyau est caractérisée par le fait que ses conducteurs sont constitués par des câbles normalisés, en aluminium et acier, pour lignes aériennes et sont noyés, en plusieurs emplacements répartis uniformément sur leur pourtour, dans des colonnes faites d'une résine de coulée durcie renfermant des charges et résistante à l'air extérieur. Une telle inductance offre l'avantage que ses conducteurs sont constitués par le même matériau que ceux de la ligne aérienne dans laquelle elle est insérée.Ces câbles normalisés présentent par suite de leur âme d'acier une très grande résistance mécanique, si bien que la bobine d'inductance ainsi réalisée résiste ellemême très bien aux forces dues aux courts-circuits. La demanderesse a fait cette censtatation surprenante quel'acier inséré dans les conducteurs ne modifie pas dans un sens défavorable les caractéristiques magnétiques de l'inductance de choc sans noyau.L'insertion d'éléments en fer dans le champ magnétique est a priori indésirable dans le 'cas de t elles inductances utilisées le long de lignes aériennes à haute tension comme bobines d'arrêt de fréquence porteuse en téléphonie. Il en résulte en effet pour cette utilisation l'inconvénient que la perméabilité et par conséquent l'inductance de la bobine d'arrêt de fréquence porteuse ainsi constituée sont fonction du courent de réseau.L'affaiblisse- ment caractéristique et la constante de phase de la voie de transmission se modifient de ce fait à la cadence du double de la fré-. quence de réseau et de multiples pairs de celle-ci. te signal transmetteur à haute fréquence s'en trouve modulé en amplitude ou fréquence et par conséquent modifié lui aussi. La variation non, linéaire de l'inductance en fonction du courant de réseau donne en outre des harmoniques de la fréquence double de celle du réseau, lesquels tombent directement dans les canaux de transmission.Il est à noter aussi que la perméabilité des bobines de fer s'effon- dre périodiquement à une valeur voisine de celle de l'air quand il se présente des courants de court-circuit, alors que c'est précisément en cas de court-circuit que les inductances d'un dispositif d'arrêt de fréquence porteuse doivent avoir leur pleine efficacité, car il faut alors transmettre sans erreurs les signaux de commande, par exemple peur la protection sélective. OD il s'est précisément avéré que si l'on utilise des câbles en aluminium et acier pour lignes aériennes comme conducteurs d'une inductance de choc sans noyau, leur âme d'acier améliore bien dans une forte mesure la ré- sistance mécanique de cette inductance, mais n'exerce qu'une influ ence minimale et par conséquent négligeable sur ses caractéristi- ques magnétiques et électriques. Ladite inductance garde intégralement la caractéristique habituelle d'une inductance de choc sans noyau, et en particulier sa pleine efficacité en cas de court-circuit. Un autre avantage de l'utilisation de câbles en aluminium et acier pour lignes aériennes réside dans le fait que leur âme d'acier leur vaut une certaine capacité d'allongement élastique, si bien qu'en cas de court-circuit, exerçant de grandes forces sur l'inductance, les câbles ainsi sollicités reviennent ensuite à leur état premier, sans rester plastiquement déformés. La forme donnée aux conducteurs lors de la réalisation de l'inductance se maintient donc presque sans aucun changement lorsque celle-ci e-st en service La rigidité et par suite la stabilité dimensionnelle des câbles en aluminium et acier -pour lignes aériennes sont telles que l'on peut réserver de relativement grands espaces libres entre les colonnes de résine coulée sans que les conducteurs s'infléchissent.La résistance mécanique desdites colonnes leur permettant d'étre autoporteuses, il n'est en outre plus besoin des dispositifs de serrage généralement nécessaires dans les inductances de choc sans noyau et les nouvelles inductances peuvent aussi être suspendues, de manière particulièrement commode, par ces mimes colonnes de résine coulée0 L'inductance de choc sans noyau réalisée conformément à l'invention comprend, comme seuls matériaux, d'une part l'aluminium et l'acier des câbles, d'autre part la résine de coulée renfermant des charges et homogène, Un choix approprié tant des constituants de la résine de coulée que des charges de celle-ci permet à ladite inductance de bien et très bien résister, respectivement, aux intempéries et,à la chaleur sans autres mesures nécessaires, si bien qu'elle convient à la classe d'isolement F et supporte particulièrement bien les échauffements subits par courants de court-circuit0 Suivant un mode de réalisation préféré, les changements de rayon et de niveau des conducteurs de l'inductance de choc sans noyau s'effectuent sans coudes0 L'opération s'en trouve simplifiée, car le coudage de tels câbles, relativement rigides, nécessiterait des outils supplémentaires, au lieu que les changements de rayon et de niveau s'obtiennent par transition progressive sur une relativement grande fraction, par exemple un -quart ou un tiers, d'un tour0 On évite de la sorte aussi bien des entailles aux conduc- teurs partiels que des détériorations de la couche d'oxyde serez d'isolation électrique à leurs brins ou gaines extérieurs en aluminium, lesquelles augmenteraient les pertes supplémentaires0 De tels défauts d'isolement des conducteurs partiels peuvent en outre conduire à des courants intérieurs locaux susceptibles de provo- quer leur détérioration mécanique en cas de court-circuit. Les colonnes en résine de coulée dotée de de charges et dur- cie qui supportent et maintiennent écartés les divers conducteurs sont faciles à réaliser et possèdent de bonnes caractéristiques mécaniques et électriques. il est recommandé d'augmenter encore leur. résistance mécanique axiale en noyant au moins dans celles qui servent à la suspension de l'inductance des bandes fibreuses de grande résistance i la traction, par exemple des stratifils de fibres de verre.Il est de plus avantageux d'attacher avec une cer- taine liberté radiale les colonnes au croisillon de suspension par leurs faces frontales' ainsi peuvent-elles en effet participer sans contrainte supplémentaire aux déplacements de conducteurs pro- vogués par les courts-circuits. Si l'on dispose au-dessus les unes des autres plusieurs inductances de choc sans noyau affectées à des phases différentes, il est bon que dans chacune les colonnes dépassent d'un caté les conducteurs d'une longueur qui assure entre deux phases un écarte- ment supérieur à la distance limite d'amorçage, afin que l'on n'ait pas besoin à cet effet d'entretoises supplémentaires entre les diverses inductances. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée deun mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel la figure 1 représente schématiquement, partie en éléva- tion latérale9 partie en coupe axiale, une inductance de choc con- forme à ladite invention la figure 2 représente schématiquement la même inductance vue d'en haut. lies conducteurs 1 de cette inductance de choc 2 sans noyau magnétique sont constitués par des câbles normalisés, en aluminium et acier, pour lignes aériennes et sont branchés en série en plusieurs couches enroulées chacune en galette Ils sont noyés, en plusieurs emplacements répartis uniformément le long du pourtour, dans des colonnes prismatiques 3 qui les maintiennent écartés et les isolent les uns des autres. Ces colonnes sont constituées par une résine époxyde dur- cie additionnée d'une forte part de charges minérales, par exemple de farine de quartz. La résine époxyde choisie à eet effet est in@l- térable à l'air extérieur, très résistante à la chaleur et présente en outre une grande résistance mécanique. Les colonnes 3 sont par conséquent autoporteuses et peuvent être utilisées à la suspension de l'inductance de choc 2.Trois colonnes 3 disposées symétriquement comportent en conséquence l'insertion d'un oeil de fixation 4 métallique par lequel est tiré un ruban 5 de stratifils de fibre de verre qui fait le tour complet de l'ensemble des conducteurs 2 et , étant noyé dans ces "colonnes de suspension999 renforce encore notablement leur résistance à la traction.Les oeils de fixation 4 sont montés avec une certaine liberté radiale, par l'intermédiaire de boutonnières, dans un croisillon en aIumiium 6 qui renferme en son centre l'oeil de suspension 7 de l'inductance de choc 20 Le croisillon 6 sert en outre d'amenée de courant en portant d'une part une jonction 8 pour les câbles, non représentés de la ligne aérienne dans laquelle est intercalée- la bobine de choc sans noyau 2 et en étant d'autre part relié à l'origine des conducteurs 1 de la réactance comme on le voit sur la figure 2. Des transitions continues sont ménagées à l'intérieur de la réactance 2 d'un t.our à l'autre et d'une couche à l'autre, afin d'éviter des coudes dans les cibles en aluminium et acier pour lignes aériennes. Des zones de transition, indiquées schéma- tiquement sur les figures 1 et 2, couvrent à peu près un quart à un tiers de la circonférence d'un tours REVENDICATIONS 1. Inductance de choc sans noyau magnétique destinée à être insérée dans des lignes électriques aériennes, notamment en tant que bobine d'arrêt de fréquence porteuse, de protection contre les surintensités ou de circuit de filtrage, et constituée par des conducteurs électriques enroulés en galettes ou concentrique- ment qui sont partiellement noyés dans une résine de coulée, in- - ductance caractérisée par le fait que ses conducteurs sont constitués par des cibles normalisés, en aluminium et acierS pour lignesaériennes et sont noyés, en plusieurs emplacements répartis uniformément sur leur pourtour, dans des colonnes faites d'une résine-de coulée durcie renfermant des charges et---résistante à l'air extérieur. 2. Inductance de choc sans noyau magnétique formée de conducteurs électriques enroulés en galettes et caractérisée par le fait que les changements de rayon et de niveau des conducteurs sont réalisés sans coudes. 3o Inductance de choc sans noyau magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisée par le fait qu'elle est suspendue par les colonnes en résine coulée. 4. inductance de choc sans noyau magnétique selon la revendication 7 caractérisée par le fait que les colonnes sont montées avee une certaine liberté radiale dans le dispositif de suspension. 5. Inductance de choc sans noyau magnétique selon l'une quelconque des revendications L à 3 caractérisée par le fait que des bandes de fibres d'une grande résistance à la traction sont noyées dans les colonnes servant à la suspension de ladite indue tance. 6. Inductance de choc sans noyau magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisée par le fait que chaque colonne dépasse d'un e8té les conducteurs d'une longueur qui assure un écartement supérieur à la distance limite d'amorçage entre deux phases.