Brevet FR2418529A1 — publié le 19790921

I. présente invention concerne le domaine de 1'électrotechnique, et plus particulièrement un câble refroidi à courant alternatif polyphasé. Un tel câble à courant alternatif polyphasé est principaiement utilisable pour la création de lignes supraconductrices de transport d'énergie électrique. On connaît déjà des constructions de câbles à courant alternatif colportant comme éléments conducteurs de courant des supraconducteurs disposés en hélice. Dans le cas général, chaque phase du câble colporte, disposée concentriquement selon une ligne en hélice, une couche interne de matériau supraconducteur stabilisé, une couche formant écran électrostatique, une couche de diélectrique, une couche formant écran électrostatique et une couche externe de matériau supraconducteur stabilisé.Une telle construction du câble présente un flux magnétique axial, dont la grandeur est en rapport avec le pas de la ligne hélicoldale du matériau supraconducteur, lequel pas est choisi de façon à assurer la coipensation thermique du câbles Ce flux magnétique variant dans le temps induit des courants dans tous les éléments conducteurs se trouvant dans ce flux. Lors du contact d'un tel élément avec le réfrigérant principal des phases du câble, la charge thermique des postes réfriérateurs s'accroît de façon inadmissible. La source principale de dégagement de chaleur dans un cible est le tube assurant 1'étanchéité, ce tube étant réalisé en acier et délimitant le domaine de travail de la zone refroidie. Les autres sources de dégagement de chaleur sont Itécran électrostatique et le support stabilisé du supraconducteur. Lorsque les phases du câble sont disposées dans un tube d'étan chéité commun, les dégagements de chaleur dans ce tube atteignent une valeur inadmissible à cause de l'inégalité de la charge des phases. On connsit une construction de câble comportant un moyen de protection du câble contre le flux magnétique axial. Le moyen indiqué de protection contre le flux magnétique axial est réalisé sous la forme d'un cylindre à paroi mince en matériau ferromagnétique, disposé entre la phase et le tube d'étanchéité, coaxialement A ce dernier. L'effet de réduction des dbsagerents de chaleur est etteint dans le cas où les parois du tube d'étanchéité ont une épaisseur dépassant l'épaisseur de pénétration du champ électromagnétique dans le matériau du tube. Pour maintenir la souplesse du tube d'étanchéité, il faut faire appel à des matériaux très purs à conductibilité élevée. Nais slors la résistance mécanique du matériau diminue, tandis que dans le matériau ferromagnétique apparaissent des pertes par hystérésis importantes. On connaît un câble polyphasé à courant alternatif à refroidissement dont chaque phase comporte, disposées concen triquement selon une ligne hélicoîdale, une couche de matériau supraconducteur stabilisé, une couche de matériau servant d1é- cran électrostatique, une couche de diélectrique, une autre couche de matériau servant d'écran électrostatique et une couche externe de matériau supraconducteur stabilisé, câble dans lequel est prévu un moyen de protection du cible contre l'action du flux magnétique axial, réalisé en matériau supraconducteur. Dans la construction de câble indiquée le moyen de protection du câble contre le flux magnétique axial est réalisé sots la forme d'une couche de matériau supraconducteur portée directement par l'élément du cible à protéger, ctest-à-dire, sur la surface intérieure du tube d'étanchéité, qui peut rendre étanche soit chaque phase séparément, soit toutes les phases ensemble. Comme matériau porté par le tube d'étanchéité, on utilise des supraconducteurs ayant des températures critiques élevées et des faibles pertes par hystérésis. Les supraconducteurs à base de compositions intermétalliques satisfont à ces conditions, mais ils sont, par ailleurs, très fragiles, ce qui rend compliquée la construction des câbles et réduit leu fiabilité lors de l'exploitation. Par ailleurs, le moyen de protection ne prévient pas les dégagements de chaleur dans le support de stabilisation du supraconducteur et dans l'écran électrostatique. L'invention a pour but de fournir un cible refroidi à courant alternatif polyphasé dans lequel la réalisation du moyen de protection du câble contre le flux magnétique axial se présentant sous la forme de plusieurs conducteurs bouclés permet de simplifier la construction et d'améliorer la fiabilité en service, ainsi que d'améliorer la fiabilité du moyen de protection. L'invention a donc pour objet un câble refroidi à courant alternatif polyphasé dont chaque phase comporte disposées concentriquement selon une ligne hélicoidale, une couche interne de matériau supraconducteur stabilisé, une couche de matériau constituant un écran électrostatique, une couche de diélectrique, une autre couche de matériau constituant un écran loctrostatique, et une couche externe de matériau supracondocteur stabilisé, et qui possède en outre un moyen de protection contre le flux magnétique axial réalisé en un matériau supraconducteur, ledit câble étant caractérisé en ce que son moyen de protection contre le flux magnétique axial est cons titubé par une série de conducteurs bouclés entourant séparément les surfaces des couches interne et externe du matériau supraconducteur stabilisé des phases du câble, lesdits conducteurs bouclés entourant la surface de la couche externe du matériau supraconducteur stabilisé étant reliés électriquement entre eux. La construction du moyen de protection sous la forme d'une série de conducteurs souples bouclés sinplifie la tech nologie de fabrication du câble et améliore sa fiabilité en service. La disposition d'une série de conducteurs bouclés sou- ples coaxialevent â la surface supraconductrice interne des phases en-les entourant, asaure la protection du support stabi Usateur du supraconducteur contre le champ magnétique axial an repoussant le champ magnétique.Le couplage électrique des conducteurs bouclés entourant les surfaces extérieures supraconductrices des phases et leur disposition coaxiale par rapport t la surface intérieure du tube d'étanchéité assurent la protection du tube contre le champ magnétique axial par compen- notion de ce dernier. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante donnée ê titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la Pigez est une vue en coupe transversale d'un câble refroidi à courant alternatif polyphasé, selon l'invention; la Zig.2 est une vue avec arrachement partiel d'une phase du cible à courant alternatif munie d'une série de con ducteurs bouclés;; la Fig.3 est une vue en coupe transversale d'un câble refroidi à courant alternatif polyphasé, lorsque l'agent ré frigérateur lèche les phases du câble, selon l'invention. Le câble refroidi 1 (zig 1) à courant alternatif polyphasé comporte, selon le node de réalisation représenté, trois phases 2. Chaque phase 2 comporte, disposées selon une ligne hélicoIdale et concentriquement1 une couche intérieure 3 en un matériau supraconducteur stabilisé, une couche 4 en un matériau constituant un écran électrostatique, une couche 5 de diélectrique, une autre couche 6 en un matériau constituant également un écran électrostatique et une couche extérieure 7 en un matériau supraconducteur stabilisé. Le câble 1 colporte également un moyen 8 de protection contre le flux magnétique axial réalisé en un matériau supraconducteur.Le moyen 8 de protection du câble se présente sous la forme d'une série de conducteurs bouclés entourant séparément les surfaces de la couche intérieure 3 et de la couche extérieure 7 de matériau supraconducteur stabilisé. Par ailleurs, les conducteurs bouclés entourant la surface de la couche extérieure 7 sont couplés électriquement entre eux. Belon la variante décrite, les conducteurs bouclés sont réalisés sous la forme d'anneaux (Fig.2), les anneaux entourant la couche extérieure 7 étant couplés électriquement entre eux par des conducteurs 9 en des points 10. On utilise comme fluide réfrigérant de l'hélium que l'on fait passer, selon une première variante, à l1intériaur de la phase 2 (Fig 1) ou selon une seconde variante & l'intérieur de la phase 2 et à l'extérieur de celle-ci (Fig.3). De plus, le câble 1 (Fig.1) comporte des organes d'appui 11, un cran de radiation 12 et gaine 13, l'enceinte entre ces derniers étant mise sous vide. L'enceinte entre les tubes d'étanchéité 14 et l'écran 12 est également mfee sous vide. selon une seconde variante de réalisation, l'enceinte entre le tube d'étanchéité 15 (fiv.3) et l'écran 12 est également mise sous vide. Au cours du fonctionnement, le moyen 8 de protection du câble 1 refoule le flux magnétique axial des domaines déli mités par la couche 3 de chaque phase 2, à l'aide des conducteurs dans lesquels est induit un courant d'écran; par ailleurs, ce moyen compense le flux magnétique à l'endroit où se situe le tube d'étanchéité renfermant de l'hélium 14 ou 15 à l'aide dessconducteurs reliés électriquement par les conducteurs 9 réalisés en un matériau supraconducteur, dans lesquels est également induit le courant électrique. Le câble polyphasé à courant alternatif proposé est aisément réalisable, fiable en service, convenablement protégé contre l'action du flux magnétique axial et possède une stabilisation dynamique améliorée. REVENDICATIOF Câble refroidi à courant alternatif polyphasé, dont chaque phase comporte, disposées selon une ligne hélicoldale et concentriquement, une couche intérieure en un matériau supraconducteur stabilisé, une couche en un matériau constituant un écran électrostatique, une couche de diélectrique, une sutre couche en un matériau constituant un écran électrostatique et une couche extérieure en un matériau supraconduc teur stabilisé, le câble comportant égalesent un moyen de protection du cable contre le flux magnétique axial, réalisé en un matériau supraconducteur, et étant caractérisé en ce que le moyen de protection contre le flux magnétique axial se présente sous la forme d'une série de conducteurs bouclés entourant séparément les surfaces des couches intérieure et extérieure en un matériau supraconducteur stabilisé des phases du câble, lesdits conducteurs bouclés entourant la surface de la couche extérieure en un matériau supraconducteur stabilisé étant couplés électriquement entre eux.