Brevet FR2466086A1 — publié le 19810327

L'invention concerne des réseaux à courant fort pour un courant à moyenne fréquence, notamment des réseaux dont la fréquence est de 400 Hz et plus, ainsi qu'un câble à courant fort pour un courant triphasé à moyenne fréquence. Le courant triphasé à moyenne fréquence, notamment à 400 Hz, est utilisé par exemple dans la technique aéronau- tique, la technique militaire et la technique des ordina- teurs. Il faut transmettre alors en partie des puissances élevées. Dans le cas de la transmission de puissances importantes à une fréquence de 400 Hz ou plus, il apparait une série de phénomènes, qui sont pratiquement sans importan- ce dans les réseaux à 50/60 Hz et ne doivent par conséquent normalement pas être pris en compte. Dans les réseaux à moyenne fréquence il apparaît notamment: 1. des pertes accrues de transmission 2. une chute accrue de tension réactive; 3. dissymétrie de tension à l'extrémité du câble d'alimentation; 4. courants induits dans des boucles du conducteur de protection. En ce qui concerne le phénomène 1.). Par suite de la fréquence plus élevée de service, il apparaît un accroissement sensible de la résistance du con- ducteur par suite d'effets de déplacement de courant. Ces effets peuvent être subdivisés en l'effet de peau et l'effet de proximité, l'effet de peau provoquant un déplacement de courant dans le conducteur en raison du champ propre, tandis que l'effet de proximité conduit à un déplacement de courant en raison du champ de conducteurs voisins. Dans la gamme des sections intéressantes des conducteurs allant jusqu'à 120 mm2, les deux effets augmentent de façon quadratique avec la fré- quence de service et de façon quadratique avec la section transversale du conducteur. Ils provoquent des pertes impor- tantes à la fréquence de 400 Hz. Par suite de l'accroissement de résistance, qui y est lié, il se produit un accroissement important de la chute de tension ohmique. Etant donné que l'augmentation relative de résistan- ce croit fortement avec la section transversale, on a jusqu'à présent évité autant que possible des sections transversales plus importantes et, au lieu de cela, on est passé à plu- sieurs câbles branchés en parallèle. En ce qui concerne le phénomène 2.). La chute de tension dans le conducteur se compose de la chute de tension active et de la chute de tension réactive. Ces deux grandeurs s'ajoutent géométri- quement. Etant donné que la chute de tension réactive dépend de la fréquence, cette chute de tension réactive se manifes- te de façon intense par rapport à un courant à 50 Hz, o elle est pratiquement insignifiante. L'inductance du câble dépend du rapport du diamè- tre du câble à l'écartement des brins conducteurs et est donc presque indépendante de la section transversale des brins conducteurs. La résistance réactive d'un câble de constitu- tion donnée ne peut donc pas être pratiquement influencée par l'accroissement de la section transversale. Ici égale- ment la seule solution résidait jusqu'alors dans le branche- ment en parallèle de plusieurs câbles. En ce qui concerne le phénomène 3.). Le respect de la symétrie de la tension à l'ex- trémité du câble, qui est requise pour la plupart des appa- reils utilisateurs entre d'étroites tolérances, n'est possi- ble que lorsque la chute de tension active et la chute de tension réactive sont identiques dans les trois conducteurs de phase. Ceci est obtenu pour un câble à trois conducteurs lorsque les distances entre les conducteurs sont identiques. Cependant, dans le cas des câbles connus, un problème est posé par la présence simultanée d'un quatrième-conducteur qui doit être prévu en tant que-conducteur de protection ou conducteur neutre. Si l'on utilise un câble de constitution usuelle à quatre conducteurs, on obtient des différences d'environ 30 % pour les inductances de service des différents conducteurs. Ces différences provoquent une dissymétrie im- portante de tension à l'extrémité du câble. Dans le cas de l'utilisation du quatrième conducteur en tant que conducteur neutre, une tension importante se trouve induite dans ce conducteur en raison des inductances mutuelles différentes avec les conducteurs de phase eux-mêmes, dans le cas d'une charge dissymétrique, ce qui accroit plus encore la dissymétrie. Un câble usuel à quatre conducteurs ne convient par conséquent pas pour être utilisé dans des réseaux à moyenne fréquence. On peut obtenir des conditions symétriques de ten- sion avec des câbles dans lesquels les trois conducteurs de phase sont à des écartements réciproques identiques, tandis que le conducteur neutre est monté sous la forme d'un con- ducteur extérieur concentrique. Cependant un tel câble pré- sente des pertes de transmission élevées en raison des cou- rants de Foucault, qui apparaissent dans des conducteurs extérieurs concentriques. En ce qui concerne le phénomène 4.). Si, dans le cas d'une constitution dissymétrique du câble, le quatrième conducteur est utilisé comme conducteur de protection, une tension est induite dans ce dernier en raison d'inductances mutuelles différentes. Si des boucles de conducteurs de protection se trouvent formées dans des ré- seaux étendus de câbles, comme cela se produit souvent de façon non intentionnelle par suite de mises à la terre multi- ples, il se forme dans ces boucles des courants dont la valeur peut atteindre l'ordre de grandeur des courants de service. Si l'on utilise, dans des réseaux, des câbles possé- dant des sections transversales différentes, ceci peut provo- quer des surcharges dangereuses des conducteurs de protec- tion. Une conception soigneuse du système de conducteurs de protection tenant compte de tous les circuits de protection est par conséquent indispensable. Dans le cas d'un conduc- teur NYCY, des boucles du conducteur de protection ne posent aucun problème en raison de la position symétrique du conducteur de protection par rapport aux conducteurs de phase. La présente invention a pour but de créer un réseau à courant fort et un câble à courant fort pour la fréquence moyenne et à l'aide desquels il soit possible de transmettre des puissances plus importantes moyennant des pertes nette- ment plus faibles, de telle manière que, dans la plupart des cas, on puisse travailler avec un câble unique et que l'on puisse se passer du branchement parallèle et de la compensa- tion connue des chutes de tension réactive au moyen de condensateurs longitudinaux. Ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'un réseau comportant des câbles, dans lesquels au- tour d'un conducteur central neutre ou de protection se trouvent disposés symétriquement six conducteurs de phase possédant des sections transversales identiques et parmi lesquels respectivement deux conducteurs opposés sont in- terconnectés au niveau des extrémités du câble pour former le conducteur d'une phase. Le conducteur central possède de préférence la même section transversale que les conducteurs de phase. Un câble à courant fort, conforme à l'invention, pour la moyenne fréquence est caractérisé par le fait que six conducteurs de phase possédant des sections transversa- les identiques sont disposés autour d'un conducteur central neutre ou de protection. Le conducteur central possède de préférence la même section transversale que les conducteurs de phase. Sur le dessin on a représenté schématiquement un câble à courant fort. Le câble représenté possède, autour d'un conducteur neutre 2, six conducteurs de phase 4 à 14. Les six conduc- teurs de phase sont disposés symétriquement autour du conduc- teur central, qui est utilisé comme conducteur neutre ou conducteur de protection. Les conducteurs 2 à 14 sont consti- tués par des fils individuels torsadés et sont isolés res- pectivement séparément. Les conducteurs de phase sont de préfé- rence toronnés autour du conducteur central. Les conduc- teurs sont munis extérieurement d'un blindage non conducteur 16, qui leur fournit une protection contre l'humidité et des endommagements mécaniques. Les sections transversales des conducteurs sont com- prises, selon la puissance devant être transmise, entre 25 et 125 mm. Mais des sections transversales encore plus im- portantes sont également possibles. Dans le cas de conducteurs possédant des sections transversales supérieures à 50 mm2, il apparaît également, dans le cas du câble conforme à l'invention et pour des fréquences moyennes, des effets de déplacement de courant, qui conduisent à des pertes. Ces dernières peuvent être fortement réduites lorsque l'on utilise comme fils indivi- duels, à partir desquels les conducteurs du câble sont réa- lisés par toronnage, des fils isolés par une couche de ver- nis (fils vernis ou émaillés). Dans le cas de l'utilisation de conducteurs de phase, qui sont constitués par des fils vernis toronnés, le déplacement de courant est suffisamment réduit pour que môme des câbles possédant des conducteurs, dont les sections transversales vont jusqu'à 250 mm 2, peuvent être encore utilisés de façon économique. Dans le cas de l'utilisation d'un réseau à courant fort pour la moyenne fréquence, on branche en parallèle, dans le câble à courant fort conforme à l'invention, respec- tivement deux conducteurs de phase opposés, c'est-à-dire les conducteurs 4 et 10, 6 et 12 ainsi que 8 et 14, de sorte que chacune des phases R, S et T comporte deux conducteurs indi- viduels disposés symétriquement en vis-à-vis. Ces conducteurs sont respectivement interconnectés au niveau des extrémités du câble. Par rapport aux solutions connues comportant des câbles usuels et également un branchement en parallèle de plusieurs câbles, le câble conforme à l'invention se carac- térise, pour une même quantité de cuivre utilisée, par 1. des pertes faibles; 2. une capacité de charge plus importante par suite d'une surface plus importante 3. un champ de fuite réduit 4. une inductance faible; 5. une structure symétrique dans le cas de la présen- ce du conducteur neutre. L'utilisation d'un câble individuel possédant des sections transversales importantes de cuivre à la place du branchement en parallèle jusqu'alors nécessaire de plusieurs câbles simplifie par ailleurs grandement l'installation du réseau de câbles. REVENDICATIONS 1. Réseau à courant fort pour un courant triphasé à moyenne fréquence, caractérisé par le fait que les câbles du réseau comportent, autour d'un conducteur central neutre ou de protection (2), six conducteurs de phase (4 à 14) possédant des sections transversales identiques, parmi les- quelles respectivement deux conducteurs opposés (R, S, T) sont interconnectés, au niveau des extrémités des câbles, pour former le conducteur d'une phase. 2. Réseau à courant fort selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le conducteur central neutre ou de protection (2)des câbles-possède la imême section transver- sale que les conducteurs de phase (4 à 14). 3. Câble à courant fort pour des réseaux triphasés à moyenne fréquence, caractérisé par le fait que six conduc- teurs de phase (4 à 14) possédant des sections transversales identiques sont disposés autour d'un conducteur central neu- tre ou de protection (2). 4. Câble à courant fort selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le conducteur neutre ou de pro- tection (2) possède la même section transversale que les con- ducteursde phase (4 à 14). 5. Câble à courant fort selon l'une des revendica- tions 3 ou 4, caractérisé par le fait que les conducteurs de phase sont toronnés autour du conducteur central. 6. Câble à courant fort selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que les conduc- teurs (2 à 14) du câble sont réalisés par toronnage de fils individuels isolés.