Brevet FR2596195A1 — publié le 19870925

PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRANSMISSION DE COURANTS ELECTRIQUES TRIPHASES PAR UN SYSTEME DE CONNEXION AMQVIB~~~SAN~~CQN~ACT La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de transmission de courants éLectriques triphasés par un système de connexion amovible sans contact. Elle trouve une application particulière dans l'alimentation en courant électrique triphasé, au travers d'une paroi d'une cellule de confinement étanche, des dispositifs et des appareillages triphasés de aanipulation à distance de produits dangereux situés à l'intérieur de cette cellule. La transmission de l'énergie électrique disponible à l'extérieur d'une cellule de confinement étanche vers des appareils situés à l'intérieur de celle-ci, ainsi que la communication entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule d'informations telles que des résultats de mesures effectuées à l'intérieur ou la commande d'appareils, posent différents problèmes. Il s'agit tout d'abord de problèmes d'étanchéité au niveau de la traversée des parois par les fils ou les câbles électriques généralement utilisés. Il s'agit également de problèmes posés par le branchement à distance des appareils utilisés à l'intérieur de la cellule sur des prises de courant classiques au moyen de manipulateurs.Il s'agit également de problèmes posés par la corrosion des parties de câbles ou de fils et des prises de courant situées à l'intérieur de la cellule lorsque les produits manipulés sont particulièrement agressifs. Il s'agit également de la détérioration des parties de câbles ou de fils situés à L'intérieur de la cellule lorsque les produits situés à L'intérieur de La cellule sont irradiants. Il s'agit enfin de la dégradation des prises de courant situées à L'intérieur de la cellule après de nombreuses connexions : dans la plupart des cas, il est impossible de les remplacer. Il est connu dans l'état de la technique, illustré par la publication EP-A-O 018 921, un dispositif de transmission électrique par un système de connexion amovible sans contact permettant de résoudre ces problèmes. Sur la figure 1, on a représenté une vue en perspective de ce dispositif lorsqu'il est appliqué pour transmettre un courant électrique triphasé au travers d'une paroi 10 d'une cellule de confinement étanche, destiné à L'alimentation d'un appareil triphasé situé à L'intérieur de celle-ci. Ce dispositif comprend un transformateur triphasé d'alimentation 2. et un transformateur triphasé de distribution 4, disposés respectivement à L'extérieur et à L'intérieur de la cellule de confinement étanche. Ces transformateurs ont un enroulement commun constitué par trois spires 8a, 8b et 8c de même forme et parallèles entre elles. Ces spires communes aux transformateurs 2 et 4 définissent le secondaire du transformateur d'alimentation et le primaire du transformateur de distribution.ELles sont réalisées en une seule pièce rigide et elles traversent la paroi 10 de façon étanche, sans rompre sa continuité. Le secondaire du transformateur de distribution est disposé dans un organe amovible comprenant trois pinces amovibles 6a, 6b et 6c dont les mors définissent trois espaces destines à recevoir chacun L'une des spires. Les pinces 6a, 6b et 6c sont des pinces ampèremétriques permettant de transmettre Les trois phases d'un courant électrique triphasé à un appareil triphasé situé à l'intérieur de La cellule délimitée par la cloison 10. L'ouverture et la fermeture simultanée des trois pinces est assurée par un ensemble de bielles et de leviers (non représenté). Le maintien en contact des demi-circuits magnétiques correspondant aux mors des pinces est réalisé par des ressorts ou des contrepoids afin de minimiser les entrefers préjudiciables au bon fonctionnement de l'installation. Cependant, un tel dispositif, dans son application à la transmission de courants électriques triphasés, présente plusieurs inconvénients : tout d'abord, la transmission de courants électriques triphasés nécessite l'emploi de trois spires qui encombrent ainsi La cellule et genent le déplacement des organes mobiles alimentes par L'intermédiaire des pinces montées sur les spires. De plus, la mise en place d'un pont roulant alimenté par ce dispositif est difficile parce que l'opération de branchement des organes mobiles à l'aide des trois pinces est une opération délicate du fait qu'elle est effectuée à distance au moyen de manipulateurs. Enfin, la fiabilité de ce dispositif est faible parce que, pour commander L'ouverture simultanée des trois pinces ampèremétriques nécessaires à la transmission de courants électriques triphasés, il faut associer un ensemble complexe et encombrant de bielles et de leviers. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé et un dispositif de transmission de courants électriques triphasés par un système de connexion amovible sans contact permettant de diminuer l'encombrement de l'installation. Ce but est atteint selon l'invention par un procédé de transmission de courants électriques triphasés qui comprend Les étapes suivantes consistant à :: - appliquer un courant électrique triphasé au primaire d'un transformateur d'alimentation transformant des courants électriques triphasés en courants électriques diphasés, le secondaire de ce transformateur étant constitué par deux spires, et - recueillir un courant électrique triphasé correspondant au secondaire d'au moins un transformateur de distribution transformant des courants électriques diphasés en courants électriques triphasés, le primaire de ce transformateur étant constitué par lesdites deux spires et le secondaire de ce transformateur étant disposé dans un organe amovibLe. Dans un mode de mise en oeuvre particulier de ce procédé, le courant électrique triphasé appliqué au primaire du transformateur d'alimentation comprend un courant de puissance auquel est superposé un courant modulé assurant la transmission d'informations codes. L'invention s'applique notamment au cas où les transfortateurs d'alimentation et de distribution sont disposés de part et d'autre d'une paroi d'une cellule de confinement étanche, les deux spires communes à ces transformateurs traversant cette paroi. L'invention concerne également un dispositif de transmission électrique comprenant - un transformateur d'aLimentation transformant les courants électriques triphasés en courant diphasés, et - au moins un transformateur de distribution transformant Les courants électriques diphasés en courants triphasés, ces deux transformateurs ayant un enroulement commun constitue par deux spires qui définissent le secondaire du transformateur d'alimentation et le primaire du transformateur de distribution, le secondaire de ce dernier étant disposé dans up organe amovible. Conformément à une autre caractéristique de L'invention, l'organe amovible comprend deux pinces susceptibles d'être manipulées par un appareil de manipulation à distance. Dans ce cas, les deux pinces peuvent être reliées L'une à L'autre par un mécanisme de bielles et de leviers agencé de maniere à commander l'ouverture et la fermeture simultanée des deux pinces. Lorsque le dispositif selon l'invention est destiné à transmettre un courant électrique au travers d'une paroi, le transformateur d'alimentation est disposé d'un premier coté de la paroi, le transformateur de distribution étant disposé de l'autre côté de la paroi et les deux spires communes à ces transformateurs traversant la paroi. La paroi peut etre celle d'une cellule de confinement étanche. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1, déjà décrite, est une vue en perspective illustrant un dispositif de transmission d'un courant triphasé au travers d'une paroi selon l'art antérieur, - la figure 2 représente un schéma équivalent d'un dispositif de transmission de courants électriques triphases au travers d'une paroi étanche conformément à l'invention, - la figure 3 représente des pinces amovibles utilisées dans un dispositif selon L'invention en position d'ouverture, et - la figure 4 est une vue semblable à La figure 3 représentant les pinces amovibles en position de fermeture. Sur la figure 2, on a représenté un schéma équivalent d'un dispositif de transmission de courants électriques triphasés au travers d'une paroi étanche conformément à l'invention. Ce dispositif équivalent comprend un transformateur d'alimentation 12 transformant les courants électriques triphasés en courants électriques diphasés. Il comprend aussi un transformateur -de distribution 14 transformant les courants électriques diphasés en courants électriques triphasés. Les transformateurs 12 et 14 peuvent être soit des transformateurs de courant, soit dés transformateurs de tension selon le point de fonctionnement choisi sur la caractéristique en charge du dispositif. L'enroulement primaire du transformateur 12 est divisé selon le montage de l'invention en deux enroulements distincts 11 et 13. Le nombre de spires convenable de l'enroulement 11 est de m 6 /2 spires, m étant le nombre de spires de L'enroulement 13. En outre, on relie l'enroulement 11 au milieu de l'enroulement 13 de façon à diviser L'enroulement 13 en deux parties égales constituées ainsi de m/2 spires. Conformément à l'invention, L'enroulement secondaire du transformateur 12 est constitué par deux spires 18a, 18b de même forme, parallèles et réalisées de préférence à partir d'une barre, d'un tube, ou encore de fils de cuivre torsadés. Le transformateur 12 bobiné selon le montage de L'invention transforme ainsi du courant électrique triphasé en courant électrique diphasé. Les deux spires 18a et 18b permettent chacune de transmettre l'une des deux phases d'un courant électrique diphasé. L'enroulement primaire du transformateur 12 est. alimente par une source de courant électrique triphasé (non représentée). Dans le cas représenté ici, Le transformateur d'alimentation 12 est dispose d'un premier c8té d'une paroi 10. Le transformateur de distribution 14 est disposé de L'autre coté de la paroi 10. Les deux spires 18a et 18b communes à cés transformateurs traversent cette paroi 10. La paroi 10 peut etre celle d'une cellule destinée à recevoir des produits dangereux, par exemple des produits explosifs. Différents appareils (non représentés), destinés à la manipulation de ces produits, à la détection de certains phénomènes et à la realisation de mesures de toutes sortes sont également disposés à L'intérieur de la cellule. Ces appareils peuvent etre par exemple des vérins, des chariots, des portes, des relais, ainsi que des appareils de mesure et de contrôle de toutes sortes.Ils sont généralement commandes au moyen d'une énergie électrique provenant de t'extérieur de la cellule et, pour Les appareils de mesure et de contrôle, doivent transmettre certaines informations à des systèmes de lecture ou d'enregistrement situés à L'extérieur de la celLule. Certains de ces appareils doivent également recevoir des signaux de commande émis à l'extérieur de La cellule. En outre, en raison de L'atmosphère régnant à l'intérieur de La cellule, il n'est pas possible de pénétrer à l'intérieur de celle-ci, de telle sorte que toutes les manipulations doivent etre effectuées à distance, par exemple au moyen de manipulateurs traversant également les parois de la cellule.En particulier, les branchements électriques des différents appareils disposés à L'intérieur de la cellule sont effectués à distance de cette façon et sans contact (c'est-à-dire sans utilisation de prises de, courant). Conformément à l'invention, les deux spires 18a et 18b traversent de façon étanche la paroi 10 de façon à constituer l'enroulement primaire du transformateur 14. L'enroulement secondaire de ce transformateur 14 est bobiné de façon similaire à l'enroulement primaire du transformateur 12. L'enroulement secondaire du transformateur 14 est ainsi divisé en deux enroulements distincts 15 et 17. Le nombre de spires convenable de L'enroulement 15 est de n 6 /2 spires, n étant le nombre de spires de l'enroulement 17. En outre, on relie L'enroulement 15 au milieu de L'enroulement 17 de façon à diviser l'enroulement 17 en deux parties égales constituées ainsi de n/2 spires Le transformateur 14 bobiné selon Le montage de l'invention transforme ainsi du courant électrique diphasé en courant électrique triphasé. Conformément à L'invention, on a représenté sur la figure 3 un organe amovible 20 en position d'ouverture à l'intérieur duquel est disposé L'enroulement secondaire ainsi que le noyau du transformateur 14. Cet organe amovible 20 comprend deux pinces 16a et 16b prévues pour etre montees et démontées à distance au moyen d'un manipulateur classique 22. Ces pinces 16a et 16b sont des pinces amperemétriques dont le principe est bien connu dans la technique. Conformément à encore une autre caractéristique de l'invention, les deux pinces 16a et 16b de L'organe amovible 20 sont reliées L'une à L'autre par un mécanisme de bielles et de leviers 24 agencé de manière à commander L'ouverture et la fermeture simultanée des deux pinces 16a et 16b.-Le mécanisme 24 peut etre de tout type connu. Il comprend un levier actionnant un systéme de bielles commandant L'ouverture et la fermeture simultanée des deux pinces 16a et 16b. Ce mécanisme est plus simple que celui utilisé dans le dispositif décrit dans la publication EP-A-O 018 921 puisqu'il ne commande que L'ouverture et la fermeture simultanée de deux pinces au lieu de trois précédemment. Les pinces 16a et 16b comprennent chacune deux mors 26 dans lesquels sont logés L'enroulement secondaire et le noyau du transformateur 14. Comme le montre la figure 4, lorsque les pinces 16a et 16b sont fermées, les extrémités des mors 26 se touchent et le flux magnétique engendré dans le noyau du transformateur 14 est fermé lorsque les spires 18a et 18b se trouvent situées dans un espace annulaire 28 défini entre Les mors 26. Comme le montre La figure 4, les spires 18a et 18b peuvent etre reçues avec un jeu relativement important dans l'espace 28, ce qui facilite le montage à distance des pinces 16a et 16b. Par ailleurs, plusieurs pinces 16a et 16b peuvent etre montées sur une même spire 18a ou 18b. En outre, la forme et l'orientation des spires 18a et 18b peuvent être adaptées en fonction de l'application envisagée, de façon à permettre le déplacement des pinces 16a et 16b par rapport aux spires 18a et 18b. Bien entendu, un grand nombre d'autres applications peuvent être envisagées et la forme et l'orientation des spires 18a et 18b peuvent être modifiées en fonction de la direction de déplacement en translation etlou en rotation du dispositif associé aux pinces 16a et 16b et dont la mise en oeuvre est commandée au moyen d'un système électrique alimenté en énergie électrique triphasée par le dispositif selon l'invention. Conformément à L'invention, les spires 18a et 18b et les pinces 16a et 16b que l'on vient fixer sur ces parties jouent donc le même rle qu'une prise de courant dans les dispositifs connus. En outre, aucun courant électrique ne s'établit lorsqu'on touche les spires 18a et 18b de sorte que tout risque d'accident est évité. De plus, L'ouverture et la fermeture des pinces 16a et 16b ne donnent pas lieu à la suppression et à l'établissement d'un contact électrique, de telle sorte qu'aucun arc électrique ne peut se créer. Ceci permet d'utiliser le dispositif en milieu déflagrant ou dans les mines. En effet, la fermeture des pinces s'accompagne seulement de la fermeture d'un flux magnétique dans le noyau disposé à l'intérieur des pinces. Par rapport au dispositif décrit dans la publication EP-A-O 018 921, le dispositif selon L'invention permet une manipulation à distance plus facile puisque le nombre de pinces est réduit à deux. Le dispositif qui vient d'être décrit en se référant aux figures 2 à 4 fonctionne de la façon suivante. Afin de transmettre à L'intérieur de la cellule délimitée par la paroi 10 la puissance électrique triphasé nécessaire à La mise en oeuvre d'un ou de plusieurs appareils alimentés par L'enroulement secondaire loge dans Les pinces 16a et 16b, l'enroulement primaire du transformateur 12 est alimenté par une source de courant électrique triphase (non représentée). Sous L'effet du courant électrique triphase d'alimentation, et par L'intermédiaire des transformateurs 12 et 14, un courant électrique triphasé s'etablit dans le circuit comprenant Le ou les appareil(s) connecte(s) à l'enroulement secondaire du transformateur 14. Les différents appareils disposés derrière la paroi 10 sont ainsi mis sous tension. De même que le dispositif selon l'invention permet d'alimenter un ou plusieurs appareils disposés à L'intérieur de l'enceinte, il permet également de transmettre au travers de La paroi 10, dans L'un ou L'autre sens, des ordres et des informations codés. La transmission des ordres et des informations s'effectue par courant modulé, sous forme de frequences discrètes ou de variations de fréquences superposees au courant d'alimentation. Ces informations codées peuvent être, par exemple, des resultats de mesure, ou encore des ordres de commande ou des informations de signalisation. La frequence transmise peut atteindre environ 100 kHz,et la bande passante du dispositif selon l'invention est très large.La séparation des informations codées et du courant d'alimentation peut ensuite être effectuée de façon connue à l'aide de filtres ou de détecteurs synchrones avant que les informations codées ne soient transmises à des appareils de Lecture directe ou à des enregistreurs. En outre, le dispositif selon l'invention permet de ne pas induire de déséquilibre sur les courants. En effet, le montage de L'invention transforme un courant triphasé équilibré en courant diphasé équilibré et inversement, que ce soit à vide ou en charge. On comprendra que L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'etre décrits à titre d'exemple, mais en incorpore toutes les variantes. Ainsi, le dispositif selon l'invention peut être utilisé dans tous les cas ou une prise de courant est nécessaire, afin d'éviter tout risque d'accident ou d'explosion. En outre, on a déjà mentionné que la forme et l'orientation des spires peuvent être modifiées en fonction de l'application envisagée. Enfin, Le dispositif selon L'invention peut être utilisé des que des signaux électriques triphasés doivent être transmis et quelle que soit la nature des produits manipulés à proximité du dispositif et la nature du milieu ambiant. Ainsi, ce dernier peut être aussi bien un gaz qu'un liquide, le dispositif selon L'invention pouvant etre utilisé en milieu sous-marin ou aquatique. REVENDICATIONS 1. Procédé de transmission de courants électriques triphasés caracterise en ce qu'il comprend les étapes suivantes consistant à : - appliquer un courant électrique triphasé au primaire d'un transformateur d'alimentation (12), transformant des courants électriques triphasés en courants électriques diphasés, le secondaire de ce transformateur (12) étant constitue par deux spires (18a et 18b), et - recueillir un courant électrique triphasé. correspondant au secondaire d'au moins un transformateur de distribution (14) transformant des courants électriques diphaséS en courants électriques triphasés, le primaire de ce transformateur (14) étant constitué par lesdites deux spires (18a et 18b) et le secondaire de ce transformateur (14) etant disposé dans un organe amovible (20). 2. Procédé selon la revendication 1, caraCtérisé en ce que le courant électrique triphasé appliqué au primaire du transformateur d'alimentation (12) comprend un courant de puissance auquel est superposé un courant modulé assurant la transmission d'informations codées. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que Les transformateurs d'alimentation (12) et de distribution (14) sont disposés rçspectivement de part et d'autre d'une paroi (10) d'une cellule de confinement étanche, les deux spires (18a et 18b) communes à ces transformateurs traversant la paroi (10). 4. Dispositif de transmission de courants électriques triphasés, caractérisé en ce qu'il comprend - un transformateur d'alimentation (12) transformant les courants électriques triphasés en courants diphasés, et - au moins un transformateur de distribution (14) transformant les courants électriques diphasés en courants triphasés, ces deux transformateurs (12 et 14) ayant un enroulement commun constitué par deux spires (18a et 18b) qui définissent te secondaire du transformateur d'alimentation (12) et le primaire du transformateur de distribution (14), le secondaire de ce dernier etant disposé dans un organe amovible (2û). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe amovible (20) comprend deux pinces (16a et 16b) susceptibles d'être manipulées par un appareil de manipulation à distance (22). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux pinces (16a et 16b) sont reliées L'une à L'autre par un mécanisme (24) de bielles et de leviers agencé de manière à commander L'ouverture et la fermeture simultanée desdites deux pinces. 7. Dispositif de transmission électrique (10) selon L'une quelconque des revendications 4 6, caractérisé en ce que le transformateur d'alimentation (12) est disposé d'un premier côte d'une paroi (10), le transformateur de distribution (14) étant disposé de l'autre côté de cette paroi (10), les deux spires (18a et 18b) communes à ces transformateurs traversant Ladite paroi (10). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite paroi (10) est une paroi d'une cellule dé confinement etanche.