Brevet FR2476896A1 — publié le 19810828

Structure de càble lectrique La présente invention concerne de façon généra- le les systèmes de câbles électriques et elle porte plus particulièrement sur une structure de cAble multicondue- tour plat qui est installée sur un plancher, sous une mo- quette. Un type de système de câble à installer sous une moquette comprend un câble multiconducteur plat qui est assemblé entre un écran en matière plastique et un écran métallique. La structure de câble,comprenant le câble et ses deux écrans protecteurs, est installée entre un plancher et une moquette le recouvrant. Le câble mul- ticonducteur comprend plusieurs conducteurs électriques plats qui sont contenus dans une gaine formée par une feuille mince d'un isolant électrique. L'écran en ma- tière plastique constitue pour le câble multiconducteur un matelas destiné à résister à l'abrasion et à un per- cement éventuel de l'isolant du cAble par des saillies s'élevant à partir du plancher, ces saillies se rencon- trant en particulier dans le cas o le plancher est en béton ou en un autre matériau de construction grossier. L'écran métallique est destiné à résister au percement de l'isolant du câble par un objet introduit à tra- vers la moquette. En mettant à la terre l'écran métal- lique, au point de vue électrique, tout objet conducteur de l'électricité susceptible de percer l'écran métal- lique et de venir en contact avec un conducteur sous tension du cAble multiconducteur sera mis à la terre, afin de protéger contre un risque d'électrocution une personne venant en contact avec l'objet. Pour maintenir l'écran à la terre, malgré une discontinuité mécanique éventuelle qui peut résulter dIue coupure de cet écran, et pour éviter les risques d'électrocution qui peuvent résulter d'un défaut d'ali- gnement entre l'écran et le câble, ou d'un mouvement relatif entre eux, l'écran comporte des longueurs suc- cessives qui sont respectivement fixées et non fixées au câble, de la manière décrite dans la demande de brevet US 042 544, déposée le 25 Mai 1979. Ainsi, la connexdion électrique entre l'écran et le conducteur de terre du câ- ble est effectuée de façon redondante au niveau de cha- cune de ces longueurs fixées dé l'écran, grâce à quoi la continuité mécanique de l'écran peut 8tre interrompue sans interrompre la continuité électrique entre l'écran restant et la terre. Pour assurer la flexibilité du câble et pour que la-structure de c&ble demeure mince, ainsi que pour faciliter la réalisation de raccordements et de dériva- tions qui nécessitent de couper ou de découper l'écran métallique' ce-dernier est constitué de façon caracté- ristique par une matière ductile, comme du cuivre, pour laquelle on peut choisir une épaisseur de l'ordre de plusieurs centièmes de millimètre. Le choix d'un tel écran métallique mince peut conduire non seulement à une résistance minimale au percement par des objets pointus, mais également à des possibilités minimales de dissipation de chaleur et de transfert électrique. Des objets pointus qui peuvent accidentellement tra- verser la gaine isolante du câble et venir en contact avec un conducteur sous tension peuvent alors produi- re un échauffement localisé de l'écran autour de l'ob- jet. Un transfert thermique et électrique insuffisant peut alors entra ner une fusioni localisée de l'écran ou une sublimation complète de celui-ci, laissant l'ob- jet sous tension à nu, ce qui représente un danger po- tentiel. En outre, le choix d'une structure de câble mince peut conduire à une configuration dans laquelle l'écran métallique est relativement proche des con- ducteu.s du câble, faisant ainsi appara tre une ca- pacité excessivement élevée et un courant de fuite élevé entre ces éléments. Un but de l'invention est de réaliser une structure de câble relativement mince qui présente des possibilités effectives de dissipaticnthermique et de transfert électrique, et qui supporte mieux le per- ceminent par des objets pointus. L'invention a également pour but de réaliser une configuration de câble à installer sous une moquette ayant un courant de fuite capacitif réduit. L'invention consiste en une structure de câble électrique comprenant un cible électrique qui comporte plusieurs conducteurs plats dans une gaine électriquement isolante. Une pellicule électriquement isolante s'étend dans la direction de la longueur du câble et elle com- porte une partie dans laquelle sont fonnées des ouver- tures en coïncidence avec un seul des conducteurs, pour mettre le câble à nu. Un élément conducteur de l'élec- tricité s'étend dans la direction de la longueur du câ- ble, en recouvrant la pellicule, et des longueurs suc- cessives de cet élément conducteur sont respectivement fixées et non fixées au câble. Les longueurs fixées de l'élément conducteur sont connectées au point de vue éléc- trique au câble à nu, à travers les ouvertures. La pellicule isolante, qui est de préféren- ce du chlorure de polyvinyle d'une épaisseur de l'or- dre de quelques centièmes de millimètre, augmente l'écar- tement entre l'élément conducteur et le câble, ce qui réduit le courant de fuite capacitif entre eux et amé- liore la rigidité diélectrique de la structure de cg- ble. Dans un mode de réalisation préféré de ltin- vantion, un second élément conducteur de l'électricité est placé audessus du premier élément conducteur. On choisit le second élement conducteur de façon qu'il airt imo dureté supérieure a celle du premier élément conducteur. Outre l'amélioration de la résistance à la pénétration de corps étrangers, le second élément conducteur constitue fu dissipateur de chaleur effi- 3; cace, ce qui améliore le transfert thermique. Dans un mode de réalisation encore plus avan- tageux, on choisit la matière du premier élément con- ducteur dc façon qu'elle soit plus cathodique (électronégative) dans le tableau des potentiels électrochimiques, que le second 61éément conducteur. Bien que les matières des pre- mier et second éléments conducteurs soient différentes, il est souhaitable de les choisir dans des groupes pro- ches dans le tableau des potentiels électrochimiques, afin de réduire la corrosion galvanique entre elles. Lorsque le second élement, c'est-à-dire l'écran extérieur de la structure de câble, est davantage anodique (électrorositif), en présence d'un milieu corrosif ou d'un électrolyte, le second élément se corrodera avant le premier élément ou les conducteurs du cable. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation, don- nés à titre non limitatif, La suite de la description se réfère aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue en perspective d' une structure de cable fabriquée conformément à un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est une coupe de la structure de câble de la figure 1 montrant la connexion électrique entre un élément métallique de recouvrement et l'un des conducteurs du câble. Les figures 3 et 4 sont des représentations partielles en élévation et en vue de dessous de deux configurations de pellicule isolante à la surface in- férieure d'un élément métallique conducteur, avant la mise en place sur le câble On se reportera maintenant aux dessins sur lesquels la figure 1 représente une structure de câble électrique flexible 10 qui correspond à un mode de réa- lisation préféré de l'invention. La structure de câble comprend un câble multiconducteur flexible 12, une pellicule électriquement isolante 14 qui est placée au-dessus du câble 1 2, un élémnent flexible conducteur de tl'électricité, 16, placé sur la pellicule 14, un écran flexible conducteur de l'1électricité 18, placé sur l'élement 16 et un écran flexible 20, constitué de préférence par deux pellicules de matière plastique 22 et 24,qui est placé sous le câble 12. Le câble multi- conducteur 12, la pellicule 14, l'élément conducteur 16, l'écran conducteur 18 et l'écran en matière plastique 20 sont pratiquement plats, grace à quoi la structure de câ- ble 10 peut être installée suus une moquette (non repré- sentée) ou un autre revêtement de sol de type similaire. Le câble multiconducteur 12 contient plusieurs conducteurs électriques plats 26, 28, 30, qui sont logés à l'intérieur d'une gaine constituée par une feuille pla- te et mince 32 d'un isolant électrique. L'isolant 32 est de préférence constitué par une structure feuilletée de polyester et de chlorure de polyvinyle. Le chlorure de polyvinyle a une épaisseur d'environ 0,1 mm et il est contigu aux conducteurs 26, 28, 30, tandis que le poly- ester a une épaisseur d'environ 0,4 nLn et forme la sur- face extérieure du cable 12. Les conducteurs 26, 28, , qui sont en cuivre ou en tout autre bon conducteur de l'électricité, s'étendent cote-à-cote sur toute la longueur du câble multiconducteur 12. Dans le mode de réalisation qui est représen- té sur la figure 1, les conducteurs 26, 30 adjacents aux bords longitudinaux opposés du cable multiconduc- teur 12 peuvent être employés cornmme conducteurs ac- tifs au point de vue électrique, tandis que le condue- teur du milieu 28 fait fonction de conducteur de terre0 Le conducteur de terre 28 est connecté de façon perma- nente, au point de vue mécanique comme au point de vue électrique, à l'élément métallique 16, à travers la pellicule isolante 14. Cette connexion est réalisée par plusieurs soudures 34 qui sont réparties à inter- valles sur la longueur de la structure de câble 10. Selon une variante, le conducteur de terre 28 peut tre connecté à l'élément métallique 16, au point de vue électrique comme au point de vue mécanique, par plusieurs rivets espacés ou par n'importe quels au- tres éléments d'assemblage appropriés. De plus, le conducteur de terre peut être un conducteur placé le long d'une rive du câble multiconducteur 12, et l'élé- ment métallique 16 pourrait être connecté à ce conducteur de rive, au point de vue électrique comme au point de vue mécanique, sur toute la longueur de la structure de câble , afin que la connexion soit continue au lieu d'être intermittente. La fixation sélective de l'élément conducteur 16 au câble 12 à des emplacements mutuellement espacés sur la longueur du câble donne naissance à des longueurs successives de l'élément conducteur qui sont respective- ment fixées et non fixées au cable 12. Ainsi, la lon- gueur de l'élément 16 qui se trouve en aval de la sou- dure 34 sur la figure 1 n'est-pas fixée au câble 12. La longueur suivante de l'élément 16, c'est-à-dire celle qui est adjacente à la soudure 34, est fixée au câble. La longueur immédiatement suivante de l'écran, en amont de la soudure 34 sur la figure 1,n'est à nouveau pas fi- xée au câble. Cette configuration se répète de préféren- ce sur la longueur du câble, avec des longueurs d'écran uniformes ou non uniformes ce qui établit une conne- xion électrique redondante entre l' élément 16 et le câble 12. Des moyens conducteurs de l'électricité sont placés en coïncidence avec chaque longueur d'écran qui est fixée. Par exemple, comme le montre la figure 2, le bloc de matière qui forme la soudure 34 traverse l'élement-16, la pellicule 14 et la gaine isolante 32 du câble, l'élément 16 étant connecté au point de vue électrique à un seul des conducteurs du cable. La con- nexion redondante entre l'élément conducteur 16 et le câble 12, dans la direction de la longueur, est décri- te de façon plus complète dans la demande de brevet US 042 544 précitée. On utilise l'écran en matière plastique 20 pour constituer un matelas pour le câble multiconduc- teur 12. En tant que tel, l'écran en matière plasti- que 20 comprend de préférence deux pellicules de matière plastique constituéespar une pellicule de polyester 22 et une pellicule de chlorure de polyvi- nyle 24. La pellicule de polyester 22 peut avoir une épaisseur d'environ 0,05 mm et la pellicule de chlorure de polyvinyle peut avoir une épaisseur d'environ 0,10 mm. On considère qu'une telle structure composite est suffisam- ment robuste pour protéger le câble multiconducteur 12 contre l'abrasion et un percement éventuel sous l'effet de son installation sur un plancher, en particulier lor- que le plancher est en béton. La combinaison formant l'écran en matière plastique 20, qui peut 9tre fixée de façon penrmanente au câble multiconducteur 12 de ntim- porte quelle manière appropriée, assure également une protection supplémentaire contre la pénétration par des objets s'élevant à partir du plancher. On fonrme de pré- férence l'écran 20 en fixant ensemble les pellicules 22 et 24 d'une manière appropriée, puis en fixant à chaud l'écran composite 20 au câble 12 à des emplacements es- pacés sur la longueur du câble. L'élément métallique 16 est consitué par une feuille d'un métal bon conducteur de 1télectricité, com- me du cuivre' ayant de préférence une épaisseur d'envi- ron 0,075 à 0,125 mm. L'élément métallique 16 et les conducteurs 26, 28 et 30 sont de préférence constitués par le même métal pour éviter une corrosion galvanique entre l'élément métallique 16 et le conducteur de terre 28 qui sont interconnectés par la soudure 34. Dans le mode de réalisation préféré, les conducteurs 26, 28 et et l'élément métallique 16 sont consitués par du cuivre à dureté élevée, comme par exemple du type CDA (Copper Development Assoc.) -1i02, CDA-110 et CDA- 122, commercialisé par divers fabricants. Conformément à l'invention, la pellicule iso- lante 14 est disposée longitudinalement dans le câble 12, entre l'élément conducteur 16 et la gaine isolante 32 du câble 12, cette pellicule comportant une ouver- ture qui coincide avec un seul des conducteurs pour mettre à nu le câble 12 en vue de la connexion élec- trique à l'élément métallique 16. Dans le mode de réa- lisation préféré qui est représenté sur la figure 2, les bords longitudinaux de la pellicule 14 s'étendent latéralement au-delà des bords de l'élément conducteur 16, à titre de mesure de sécurité destinée à réduire les risques de coupure par les bords métalliques de cet élé- ment. On peut également réduire les risques de coupure par d'autres mesures de sécurité, comme celle consistant à plier les bords longitudinaux de l'élément métallique 16. La pellicule isolante 14 est placée de façon à s'éten- dre pratiquement sur toute la largeur du câble 12, afin d'augmenter l'écartement entre l'élément métallique 16 et le câble 12, pour réduire la capacité et donc le courant de fuite entre eux. Une telle configuration a l'avanta- ge d'augmenter la rigidité diélectrique globale de la structure de câble et elle tend à réduire l'importance des étincelles et du bruit succeptibles de résulter de la pénétration d'un corps étranger dans la structure de câble. Dans le mode de réalisation préféré, la pellicu- le isolante 14 est en chlorure de polyvinyle et elle a une épaisseur d'environ 0,10 mmin, mais on peut également utiliser d'autres isolants électriques appropriés ayant diverses autres épaisseurs appropriées. Pour faciliter l'assemblage, on peut fixer la pellicule isolante 14 sur l'élément métallique 16 par des moyens appropriés, avant de positionner l'élément 16 sur le cable 12. Commne le montre la figure 3, la pellicule est de préférence formée de façon à s'éten- dre latéralement sur toute la largeur de l'élément 16 et elle est traversée par des ouvertures, comme une ouverture 36, qui sont formées dans la pellicule à des intervalles longitudinaux, en coïncidence avec cha- cune des soudures 34, lorsque l'élément 16 est fixé au cable 12. De plus, comme le montre la figure 4I la pellicule 14 qui s'étend sur toute la largeur de l'élément 16 peut tre traversée par une fente 38 qui est dirigée longitudinalement et qui coïncide prati- quement avec l'un particulier des conducteurs, comme par exemple le conducteur 28 (non représenté). Conformément à un autre aspect de l'inven- tion, l'écran conducteur 18 est placé sur l'élément métallique 16. Dans la structure de câble dans laquelle l'élément métallique 16 est constitué par une matière ductile et relativement tendres comme du cuivre, on choi- sit la matière de l'écran 18 de façon qu'elle ait une du- reté supérieure à celle de l'télément 16, afin d'assurer une protection supplémentaire contre le percement du câ- ble 12 par un objet traversant une moquette qui recouvre le câble. Lorsque par exemple l'élément 16 est en cuivre, l'écran 18 peut être en acier inoxydable d'une épaisseur de 0,075 à 0,125 mm. L'écran 18 a en outre pour but d'améliorer les possibilités de dissipation thermique et de transfert électrique de la structure de câble. Si un objet étran- ger perce le câble 12 et rencontre un conducteur sous tension, en étant en contact avec l'élément 16, ce der- nier s'échauffe du fait du flux thermique et du courant électrique élevés qui traversent l'objet. L'écran con- ducteur 18 fait fonction de dissipateur thermique ten- dant à réduire la température de l'élément 16, ce qui réduit le risque d'une fusion ou d'une sublimation de l'élément 16 autour de l'obJet étranger. L'écran conduc- teur 18 procure encore un autre avantage au point de vue électrique. Si l'élément 16 se sublime sous l'ef- fet d'une chaleur excessive autour d'un objet étran- ger, comme un clou, ce dernier n'étant plus en con- tact avec l'élément 16 se trouverait sous tension et constituerait un danger potentiel, en l'absence de l'écran 18o Avec l'écran 18, le clou sous tension tou- chant l'écran 18 serait mis à la terre du fait que l'écran est en contact avec l'élément métallique 16 qui est à la terre. Bien qu'on choisisse la matière de l'écran 18 en fonction de ses propriétés de dureté et de dis- sipation thermique, on doit considérer les effets de la corrosion galvanique, en particulier lorsque lécran 18 fait fonction de terre, au point de rue électrique, comme il est décrit ici. En ce qui concerne la corro- sion galvaniques l'idéal est que l'écran 18 et l'1élé- ment métallique 16 soient constitués par les mêmes matiè- res, mais pour d'autres butg,comme pour avoir une dureté supérieure, un tel choix de matières peut être impossible en pratique. Il est bien connu que dans la corrosion gal- vanique, résultant du contact de deux métaux dans un mi-. lieu corrosif ou un électrolyte, c'est le métal occu- pant la position la plus élevée dans le tableau des po- tentiels électrochimiques, c'est-à-dire cetui qui est plus anodique (électropositif) que l'autre, qui est soumis à,la cor- rosion. Bien qu'il soit souhaitable de choisir dans le tableau des potentiels électrochimiques desmétaux qui sont soit identiques, soit relativement proches au point de vue électrique, pour réduire au minimum la corrosion galvanique, il est préférable, conformément à l'inven- tion,que l' élément conducteur 16 ne soit pas plus anodique (électrolositif), dans letableau des potentiels électrochi- miques, que l'écran 18. Ainsi, si l'écran 18 est plusanodique (électropositif) et si un milieu corrosif est présent, l'écran 18 se corrodera avant l'élément conducteur 16 ou le conducteur 28 auquel l'élement conducteur 16 est connecté au point de vue électrique. Lorsque par exem- ple on utilise de l'acier inoxydable à cause de ses propriétésde dureté, il est préférable que cet acier soit du type correspondant à la série d'activité 300, les matières de ce type étant relativement proches du cuivre dans le tableau des potentiels électrochimiques, mais plus électropositives (anodiques). On vient de décrire la structure de câble en considérant un mode de réalisation qui consiste en une seule structure de câble multiconducteur pratique- ment plat, mais il convient de noter que l'invention est également utilisable avec plusieurs câbles de ce type qui sont interconnectés pour former divers sys- tèmes de distribution d'énergie. En outre, la struc- ture de câble décrite ici peut être également pliée et placée en recouvrement pour changer sa direction, de manière à s'étendre dans différentes directions conformément aux exigences du système. Bien que la largeur de l'écran 18 soit de pré- férence approximativement égale à celle de l'élément métal- lique 16, l'écran 18 peut 8tre formé de façon que ses bords longitudinaux s'étendent latéralement au-delà des bords de l'ensemble de la structure de câble, afin de recouvrir les bords de la structure de câble et de les faire terminer en mourant, pour que cette structure sem- ble avoir une hauteur plus faible sous une moquette. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Structure de câble électrique, caractérisée en ce qu'elle comprend: un câble électrique allongé com- portant plusieurs conducteurs plats dans une gaine élec- triquement isolante; un élément électriquement isolant qui s'étend dans la direction de la longueur,sur le cà- ble, cet élément isolant comportant une partie qui défi- nit dans l'élément isolant une ouverture en coïncidence avec un seul des conducteurs, pour mettre à nu 1-e câble; et un élément conducteur de l'électricité qui s'étend dans la direction de la longueur du câble, qui recouvre l'élément isolant et qui comporte des longueurs succes- sives qui sont respectivement fixées et non fixées au câble, ces longueurs fixées de l'élément conducteur étant connectées au câble à nu. au point de vue électrique, à travers l'ouverture. 2. Structure de câble électrique selon la re- vendication 1, caractérisée en ce que l'élément isolant s'étend pratiquement sur toute-la largeur du câble, et en ce que l'ouverture est définie par plusieurs trous qui s'étendent longitudinalement le long de l'élément isolant, avec un trou en coïncidence avec chaque lon- gueur fixée de l'élément conducteur. - 3. Structure de câble électrique selon la re- vendication 1, caractérisée en ce que l'élément isolant s'étend pratiquement sur toute la largeur du câble et en ce que l'ouverture est définiè par une fente qui traverse l'élément isolant en direction longitudinale, cette fente coïncidant pratiquement avec la longueur de l'un particulier des conducteurs plats. 4. Structure de câble électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 39 caractérisée en ce que la gaine consiste en une feuille plate et mince et les bords longitudinaux de l'élément isolant s'éten- dent au-delà des bords longitudinaux de l'élément con- ducteur. 5. Structure de câble électrique selon l'une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'élément isolant est en chlorure de polyvinyle. 6. Structure de câble électrique selon l'une quel- conque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'el- le comprend en outre un écran conducteur de l'électricité qui s'étend en direction longitudinale sur l'&ément con- ducteur de l'électricitéo 7. Structure de cible électrique selon la reven- dication 6, caractérisée en ce que lDément conducteur de l'électricité n'est pas davantage anodique (électropositif), dans le tableau des potentiels électrochimiques, que l'écran conducteur de l'électricité. 8. Structure de câble électrique selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que l'élément conducteur de l'électricité est en cuivre. 9. Structure de cable électrique selon l'une quelconque des renvendications 6 à 8, caractérisée en ce que l'écran conducteur de l'électricité est en acier inoxydable. 10. Structure de cable électrique selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que l'écran conducteur de l'électricité est plus dur que l'élément conducteur de l'électricité.