Brevet FR2589635A1 — publié le 19870507

"DispositiP de connexion entre éléments conducteurs, notamment pour câbles parcourus par des courants à haute fréquence La présente invention est relative à un dispositif de connexion entre des câbles parcourus par des courants de haute fréquence ou entre un tel câble et un élément conducteur relié à la terre. On connatt déjà des réalisations de connecteurs permettant notamment la mise à la terre d'un conducteur ou d'une ligne de transport d'énergie électrique, dans lesquelles la liaison entre le conducteur et une tige ou un piquet à enfoncer dans le sol est réalisée par un collier métallique ou analogue, qui enserre l'extrémité des deux organes à réunir. Dans ces réalisations, dont les brevets français 2.397.138 et 2.456.401 illustrent à titre d'exemples deux réalisations particulières, la conception du collier de connexion est telle qu'elle implique nécessairement le maintien entre le conducteur électrique et l'axe de la tige enfoncée en terre une certaine distance.Or, si le conducteur véhicule des courants de haute fréquence pouvant aller de quelques centaines d'Hz à plusieurs MHz, cette distance provoque nécessairement un effet de selfinduction dans le circuit parcouru par le courant jusqu'à la terre, effet d'autant plus important que la fréquence est plus élevée. En particulier, l'impédance ainsi créée a pour inconvénient un mauvais écoulement des courants parasites circulant dans les éléments conducteurs, Jusqu'à la terre, résultant notamment de la foudre, d'impulsions électromagnétiques diverses, d'impulsions haute- fréquence d'origine radio-électrique ou autre, avec au total une protection moins bonne des conducteurs et ou des installations auxquelles ils sont réunis. Les mémes difficultés se rencontrent dans le cas ou la liaison est réalisée entre deux éléments conducteurs ou dans un assemblage en T avec une dérivation prévue entre deux conducteurs réunis l'un à l'autre, qui entrai nent des perturbations dans la transmission des courants et signaux à haute fréquence, en particulier dans le cas d'installations de transmissions numériques avec un risque d'augmentation du taux d'erreur à la réception de ces signaux. La présente invention concerne un dispositif de connexion qui pallie les inconvénients des solutions antérieures connues dans la technique, en évitant en particulier des effets créés par induction magnétique lors du passage de courants à haute fréquences dans les éléments (câbles, conducteurs ou tige de mise à la terre) à relier entre eux. A cet effet, le dispositif considéré, destiné à réunir au moins deux éléments conducteurs de l'électricité, se caractérise en ce qu'il comporte un corps métallique de révolution autour d'un axe et comprenant un alésage axial par lequel s'engagent respectivement les extrémités des deux éléments à connecter, en contact électrique avec la paroi interne dudit alésage, ledit corps présentant au moins une première partie cylindrique au droit de laquelle s'effectue la liaison avec au moins un des éléments conducteurs, ladite première partie étant prolongée par une seconde partie de section progressivement réduite pour la canalisation vers l'axe des lignes de flux magnétiques créés par le passage des courants de haute fréquence dans les éléments conducteurs. La réalisation du dispositif de connexion selon l'invention au moyen de deux parties consécutives d'un même corps métallique de révolution entourant coaxialement les éléments conducteurs, permet de réduire, voire même de supprimer le déport latéral entre ces éléments, en particulier entre un cible et une tige ou piquet de mise à la terre, en réduisant considérablement les effets de selfinduction créés par le passage de courants à haute fréquence. De plus, la configuration du corps de révolution avec une seconde partie de section transversale décroissante selon la direction de l'axe du corps, permet également de réduire les effets selfiques gr ce à la convergence axiale créée dans le spectre magnétique et la constriction de l'écoulement des lignes de flux par le profil en "toupie" qui en résulte. Avantageusement et Belon un mode de réalisation préféré de l'invention, la seconde partie à section décroissante du corps de révolution présente une génératrice externe de forme concave, dont le profil suit une courbe sensiblement exponentielle en se rapprochant de l'axe. En outre et selon une autre caractéristique, la première partie présente, à l'opposé de sa directrice de raccordement avec la seconde partie, une collerette transversale torique, débordante, destinée à réduire l'ef- fet "Corona" ou de pointes, dû aux courants de haute fréquence parasites, créés par toute aspérité ou défaut de géométrie dans le corps de révolution. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, où le dispositif de connexion assure la liaison entre un câble métallique d'une part et une tige de mise à la terre d'autre part, le corps de révolution est entièrement traversé axialement par la tige et comporte au droit de la première partie cylindrique des conduits ouverts parallèles à l'axe, répartis autour de l'alésage et communiquant avec celui-ci de telle sorte que puisse être logée dans l'un au moins desdits conduits, l'extrémité du cible appliquée contre la surface extérieure de la tige par au moins une vis ou analogue, engagée dans un trou radial taraudé prévu dans la première partie.De préférence, les conduits ouverts communiquant avec l'alésage sont régulièrement répartis autour de l'axe du corps et présentent des diamètres différents, de manière à assurer une possibilité de liaison séparée de câbles de sections variables avec la tige de mise à la terre. Dans une autre variante de réalisation, ou le dispositif assure la liaison entre les extrémités de deux câbles ou conducteurs disposés dans le prolongement l'un de l'autre, il comporte avantageusement deux corps de révolution présentant un axe commun et opposés tête bêche, ces corps comprenant chacun une première partie cylindri que et une seconde partie à section décroissante, les deux secondes parties étant réunies l'une à l'autre par une portion de liaison à génératrice rectiligne ou concave, symétrique par rapport à une plan transversal médian perpendiculaire à l'axe. Dans le cas oû, dans la variante précédente, les câbles comprennent une âme métallique conductrice entourée extérieurement par une gaine isolante, une caractéristique avantageuse de l'invention consiste en ce que chaque première partie cylindrique des deux corps de révolution opposés comporte dans son alésage axial des nervures en saillie, en forme de lames, parallèles à l'axe de l'alésage et régulièrement réparties autour de celui-ci de telle sorte que, c-oitsé-cntivement-à un rétreint exercé sur la surface externe desdites premières parties, ces nervures traversent radialement la gaine isolante du câble et assurent un contact électrique entre le corps de révolution et l'âme conductrice des câbles. De préférence, le dispositif de connexion est réalisé en un matériau métallique bon conducteur de l'électricité et présentant une malléabilité suffisante pour autoriser le rétreint des premières parties cylindriques sur les câbles, du genre d'un alliage connu sous le nom de "Zamac". A noter que, dans ce cas, les effets de pointes susceptibles d'apparattre au droit de cette première partie par suite de sa déformation, sont opportunément éliminés par les collerettes toriques prévues sur ces parties. Dans une autre variante de réalisation, constituant en fait une adaptation judicieuse de la précédente, les deux corps de révolution opposés axialement sont réunis dans leur portion de liaison commune entre les deux secondes parties à section décroissante par un raccordement transversal avec un troisième corps de révolution, s'étendant perpendiculairement à l'axe des deux premiers corps, en réalisant la liaison d'un troisième câble de dérivation sur les deux premiers. D'autres caractéristiques d'un dispositif de connexion établi conformément à l'invention apparaitront encore à travers la description qui suit de plusieurs exemples de réalisation, donnés à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - La Pigure 1 est une vue schématique en perspective d'un premier mode de réalisation de l'invention, plus spécialement adapté à la liaison entre un caBle conducteur et un piquet de mise à la terre de celui-ci. - La figure 2 illustre une autre variante de réalisation, assurant la connexion de deux câbles électriques à âme conductrice et gaine isolante, disposés dans le prolongement l'un de l'autre. - La figure 3 est une vue en coupe partielle d'un détail du dispositif de connexion, mis en oeuvre dans la variante selon la figure 2. - La figure 4 est une vue en perspective d'un troisième mode de réalisation, dérivé du précédent et dans lequel la connexion entre les deux câbles comporte une dérivation transversale. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, le dispositif de connexion considéré, désigné dans son ensemble sous la référence 1, est plus particulièrement adapté à assurer la liaison électrique entre un cabale métallique 2, notamment du genre câble toronné et d'un piquet ou tige métallique 3, dont l'extrémité opposée (non représentée) est destinée à être enfoncée dans le sol afin d'assurer la mise à la terre du câble. La liaison électrique entre ces deux éléments conducteurs est réalisée, conformément à l'invention, au moyen d'un corps métallique 4, de révolution autour d'un axe 5, ce corps étant essentiellement constitué d'une première partie 6 de forme générale cylindrique se raccordant avec une seconde partie 7 de section progressivement décroissante en direction de l'axe 5. Cette seconde partie 7 comporte avantageusement une génératrice externe 8 à profil concave, dirigée vers l'extérieur et qui suit, en se rapprochant de l'axe 5, une loi exponentielle. Le corps de révolution 4 comporte, disposé selon la direction de son axe 5, un alésage axial 9 et dans l'exemple plus spécialement considéré, présente une série de gorges ou conduits 10 ouverts, parallèles l'axe et ménagés dans la paroi de l'alésage 9 en communiquant avec celui-ci, ces conduits 10 au nombre de quatre régulière- ment répartis autour de l'axe 5, présentant de l'un à l'autre des sections diamétrales différentes. Chacun des conduits 10 précédents communique par ailleurs avec un trou taraudé 11, prévu à travers la paroi de la première partie cylindrique 6 du corps 4, ces trous 11 comportant chacun un taraudage interne pour l'engage- ment dans celui-ci d'une vis 12, pénétrant ainsi plus ou moins profondément à l'intérieur du conduit 10 correspondant. La connexion électrique entre le câble dénudé 2 et la tige de mise à la terre 3 est réalisée de la façon suivante : la tige 3 est engagée dans 11 alésage 9 par une extrémité de celui-ci disposée en bout de la seconde partie section décroissante 7 du corps 4 et traverse entièrement ce corps jusqu'à l'opposé de la première partie cylindrique 6. En même temps, l'extrémité du cible dénudé 2 est engagée dans l'un des conduits axiaux 10 prévus dans l'alésage 9, dont la section correspond la dimension diamétrale de ce câble.Celui-ci est ainsi amené au contact de la surface externe de la tige 3 sur une longueur suffisante pour lui permettre, par suite de la pénétration convenable de la vis 12 dans le trou taraudé 11 en regard, d'être appliqué étroitement contre cette surraces en t~hlixsant çntre les deux éléments conducteurs un contact électrique satisfaisant. Les dispositions mises en oeuvre conformément A la présente invention et notamment la réalisation du corps de révolution avec deux parties consécutives dont l'une présente une section décroissante en direction de l'axe avec, de préférence, une génératrice externe concave à courbure exponentielle, permettent ainsi de canaliser les lignes de flux magnétique crées par le passage des courants para sites à hautes fréquences dans le câble 2 puis dans le piquet 3 de mise à la terre, en réduisant considérablement les ePPets de self crées à travers ces éléments. Le corps de révolution 4, grâce à sa forme de "toupie", assure notamment un écoulement plus efficace de ces courants et au total une meilleure protection des installations. Il est par ailleurs à noter que les vis 12 qui assurent le blocage au contact l'un de l'autre du câble 2 et de la surface externe de la tige 3 peuvent provoquer, en particulier pour des courants à très hautes fréquences, des effets de pointe également néfastes à un fonctionnement correct du dispositif et qui nuisent à sa fonction de protection. Pour compenser ces effets et conformément à une caractéristique particulière de l'invention, la première partie cylindrique 6 du corps 4 comporte1 à l'opposé de la partie de section décroissante 7, une collerette de forme torique 13, débordant par rapport à la section de la partie cylindrique, de Paçon 9 atténuer ou mâme éliminer l'effet Corona provoqué. A titre indicatif, dans son application à la connexion entre un câble électrique et une tige ou piquet de mise 9 la terre, le dispositif selon l'invention permet de supporter des intensités pouvant aller jusqu'à 250 KA, ce qui représente une amélioration par un facteur supérieur à 10 par rapport aux systèmes connus jusqu'à ce jour dans la technique. Dans la variante illustrée sur la Pigure 2, la liaison est ici à établir entre deux câbles respectivement 14 et 15, placés dans le prolongement l'un de l'autre, chacun de ces câbles comportant une âme interne métallique conductrice 16, entourée par une gaine isolante 17. Dans cet exemple, le dispositif de connexion désigné dans son ensemble sous la référence 18, se compose de deux corps de révolution, respectivement 19 et 20, chacun de ceux-ci présentant une structure analogue à celle envisagée dans l'exemple précédent, c'est-à-dire comportant une partie cylindrique 21 prolongée par une partie 22 à section progressivement décroissante en direction de l'axe. Les deux corps 19 et 20 sont montés à l'opposé l'un de l'autre et de telle sorte que leurs parties à section décroissante 22 soit disposées tête bâche et réunie l'une l'autre par une portion de liaison 23, dont la surface extérieure est délimitée autour de l'axe de révolution par une génératrice réctiligne ou, de manière préférentielle, présentant une courbure concave symétrique, se raccordant au profil des deux parties 22 des deux corps.Egalement, chacune des parties cylindriques 21 des corps 19 et 20 est avantageusement munie d'une collerette torique débordante 24, réalisant comme dans l'exemple précédent, une protection du dispositif vis à vis de l'effet Corona. Les câbles électriques 14 et 15 sont engagés en regard l'un de l'autre par les extrémités des corps 19 et 20 l'intérieur d'un alésage 25 (figure 3) ménagé axialement dans chacun de ceux-ci, cet alésage 25 étant en outre muni dans sa surface interne d'une série de nervures en saillie 26 présentant la forme de lames dirigées radialement vers l'axe de 11 ensemble. En outre, dans cette variante, le matériau des corps de révolution 19 et 20 est avantageusement choisi de manière 9 présenter une malléabilité convenable, de telle sorte que, par suite d'un effort de sertissage exercé au niveau de chacune des parties cylindriques 21 des deux corps, se produise un rétreint de ces parties en direction de l'axe, permettant aux lames en saillie 26 de pénétrer à travers la gaine isolante 17 des câbles 14 et 15 et d'assurer, par contact avec l'âme conductrice axiale 16, la liaison entre cette dernière et le dispositif de connexion 18. Dans cette variante, les extrémités des câbles 14 et 15 non dénudées, sont introduites directement dans les alésages 25 correspondant aux deux corps 19 et 20 disposés dans le prolongement l'un de l'autre, l'opération de sertissage exercée sur les parties cylindriques 21 étant alors suffisante pour assurer la liaison électrique et mécanique des deux câbles par la pénétration des lames dans l'isolant. A noter cependant que lors de cette opération se produit nécessairement une certaine déforma tion de la surface externe des parties cylindriques 21 ,en créant à nouveau un effet de pointe lors du passage de courants à haute fréquence dans les câbles 14 et 15, que les collerettes 24 permettent néanmoins de réduire très sensiblement. Dans une troisième variante de réalisation illustrée sur la figure 4, qui découle directement de celle envisagée sur la figure 2, on retrouve les deux câbles isolés 14 et 15 et le dispositif de connexion 18 disposé aux extrémités de ces câbles pour en assurer la liaison électrique de la manière explicitée précédemment.Dans cette variante toutefois, on envisage également le montage sur le dispositif de connexion 18 d'une dérivation, permettant de relier électriquement aux câbles 14 et 15 un troisième câble 27, lui-même engagé dans un corps de révolution 28 analogue aux corps 19 et ZO et présentant une première partie cylindrique ?9 prolongée par une seconde partie 30 à section décroissante, cette dernière se raccordant aux sections de même profil 22 des corps 19 et 20, notamment dans la portion de liaison intermédiaire 23 , par une courbe d'intersection 31 de profil approprié. Quelque soit la variante de réalisation envisagée, les perturbations créées par la transmission de courants électriques à haute fréquence, en particulier lorsque'les câbles ou éléments conducteurs assurent la transmission signaux numériques, de limiter les risques d'erreur à la réception de ces signaux, grâce à la réduction des impédances créées au niveau des jonctipns ainsi réalisées, la canalisation des lignes de flux magnétique par les parties à section décroissante de chaque élément de connexion permettant une réduction notable des effets parasites et une concentration maximale du flux magnétique. Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation plus spécialement décrits et représentés, donnés seulement à titre non limitatif ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 .- Dispositif de connexion entre éléments conducteurs, notamment pour câbles parcourus par des courants haute fréquence, caractérisé en ce qu'il comporte un corps métallique de révolution (4,18) autour d'un axe (5) et comprenant un alésage axial (9,25) par lequel s'engagent respectivement les extrémités des deux éléments (2,3 ; 14,15) à connecter, en contact électrique avec la paroi interne dudit alésage, ledit corps présentant au moins une première partie cylindrique (6,21) au droit de laquelle s'effectue la liaison avec au moins un des éléments conducteurs, ladite première partie étant prolongée par une seconde partie (7,22) de section progressivement réduite pour la canalisation vers l'axe des lignes de flux magnétiques créés par le passage des courants de haute fréquence dans les éléments conducteurs. 2 - Dispositif de connexion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde partie (7,22) section décroissante du corps de révolution présente une génératrice externe (8,23) de forme concave, dont le profil suit une courbe sensiblement exponentielle en se rapprochant de l'axe. 3 - Dispositif de connexion selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la première partie (6,21) présente, à l'opposé de sa directrice de raccordement avec la seconde partie (7,22), une collerette transversale torique (13,24), débordante, destinée à réduire l'effet "Corona" ou de pointes, db aux courants de haute fréquence parasites, créés par toute aspérité ou défaut de géométrie dans le corps de révolution. 4 - Dispositif de connexion selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'un des éléments est un câble et l'autre une tige de mise à la terre, caractérisé en ce que le corps de révolution (4) est entièrement traversé axialement par la tige (3), et comporte au droit de la première partie cylindrique (6) des conduits ouverts (10) parallèles à l'axe (5), répartis autour de l'alésage (9) et communiquant avec èelui-ci de telle sorte que puisse être logée dans l'un au moins desdits conduits, l'extrémité du câble (2) appliquée contre la surface extérieure de la tige (3) par au moins une vis (12) ou analogue, engagée dans un trou radial taraudé (11) prévu dans la première partie. 5 - Dispositif de connexion selon la revendication 4, caractérisé en ee que les conduits ouverts (10) communiquant avec l'alésage (9) sont régulièrement répartis autour de l'axe (5) du corps (4) et présentent des diamètres différents, de manière à assurer une possibilité de liaison séparée de câbles de sections variables avec la tige de mise à la terre. .6 - Dispositif de connexion selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les deux éléments conducteurs sont des câbles électriques (14,15), dont les extrémités sont disposées dans le prolongement l'une de l'autre, caractérisé en ce qu'il comporte deux corps de révolution (19,20) présentant un axe commun et opposés tête bêche, ces corps comprenant chacun une première partie cylindrique (21) et une seconde partie à section décroissante (22), les deux secondes parties étant réunies l'une à l'autre par une portion de liaison (23), à génératrice rectiligne ou concave, symétrique par rapport à un plan transversal médian perpendiculaire à l'axe. 7 - Dispositif de connexion selon la revendication 6, caractérisé en ce que les câbles (14,15) comprennent une âme métallique (16) conductrice entourée extérieurement par un gaine isolante (17), chaque première partie cylindrique (21) des deux corps de révolution opposés (19-20) comportant dans un alésage axial (25) des nervures (26) en saillie, en forme de lames, parallèles à l'axe de l'alésage et régulièrement réparties autour de celui-ci de telle sorte que, consécutivement à un rétreint exercé sur la surface externe desdites premières parties, ces nervures traversent radialement la gaine isolante du câble et assurent un contact électrique entre le corps de révolution et l'âme conductrice des câbles. 8 - Dispositif de connexion selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est réalisé en un matériau métallique bon conducteur de l'électricité et présentant une malléabilité suffisante pour autoriser le rétreint des premières parties cylindriques sur les câbles. 9 - Dispositif de connexion selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est réalisé en un alliage connu sous le nom de "Zamac". 10 - Dispositif de connexion selon l'une des revendications 1 å 3 ou 6 à 9, caractérisé en ce que les deux corps de révolution (19,20) opposés axialement sont réunis dans leur portion de liaison (23) commune entre les deux secondes parties (28) à section décroissante par un raccordement transversal avec un troisième corps de révolution (28) s'étendant perpendiculairement 9 l'axe des deux premiers corps, en réalisant la liaison d'un troisième câble (27) de dérivation sur les deux premiers.