Brevet FR2602874A1 — publié le 19880219

APPAREIL DE MESURE DE RESISTANCE DE TRANSITION ET POINTE DE CONTACT ASSOCIEE A CET EFFET La présente invention concerne un appareil de mesure de 5 résistance de transition et une pointe d'aiguille de contact associée à cet effet qui peut être utilisé, en particulier, pour la surveillance des jonctions des circuits électriques. L'appareil de mesure de résistance de transition présente aux extrémités de la section à contrôler deux électrodes de cou10 rant et deux détecteurs de tension raccordés, les électrodes de courant étant branchées sur un circuit de courant alternatif alimenté par un générateur tandis que les détecteurs de tension sont raccordés à un circuit de mesure de la tension accordé sur la fréquence du courant d'alimentation. La mesure de la résistance de transition est basée sur un principe de mesure à quatre points. Dans les réseaux électriques, en particulier les réseaux basse tension à 220/380 V, une partie non négligeable des pertes intervenant pendant le fonctionnement se produit à la résistance de transition des jonctions des conducteurs électriques. par suite de la perte d'énergie, l'effet Joule occasionné par la résistance de transition conduit à un danger d'incendie accru pouvant être considéré comme la cause principale des incendies dûs à l'électricité. La détection des jonctions dont la résistance de transition excède une valeur permise est un problème particulièrement important dont la solution, jusqu'à maintenant, n'a pas reçu de solution sûire. Selon un procédé connu, une jauge de chaleur est dispo30 sée sur la section de conducteur à examiner et si la résistance de transition de la jonction est importante et si le courant qui la traverse la chauffe, ce réchauffement local est facile à voir sur la jauge de chaleur. en plus du prix élevé de réalisation d'un dispositif approprié pour une jauge de chaleur, l'inconvénient principal réside en ce que, au moment de l'essai, il peut se faire qu'aucun courant ne traverse la jonction et, par conséquent, le réchauffement ne peut être mis en évidence dans ce cas, alors que cette jonction présente une résistance de transition dangereusement élevée qui cache un danger d'incendie. Pour la mesure des résistances de transition, il existe de nombreuses solutions qui, toutefois, ne peuvent être utilisées que dans le cas o aucun courant ne traverse la jonction à examiner, c'est-à-dire lorsque cette jonction est hors tension. Pour exécuter des mesures de routine, le circuit ne 15 peut toutefois pas être mis hors tension, ce qui fait que ces procédés connus ne peuvent se répandre. D'autres difficultés proviennent du fait qu'entre l'électrode de mesure de l'appareil de mesure et la jonction, apparaît une résistance de transition dont la valeur lors de la mesure de la transition peut s'ajouter. Si un tel circuit doit faire l'objet d'une mesure pour savoir si l'on peut faire passer un courant compris entre 0 et 200 A, la mesure, pour être acceptable, doit donner les fractions de milliohm acceptable et la précision doit être indépendante de la résistance de contact des électrodes de 25 mesure. Une autre difficulté de la technique de mesure réside en ce que pour mesurer la résistance de transition on a principalement besoin d'un circuit de mesure avec une résistance particulièrement réduite, et si l'électrode de mesure est branchée à un mauvais endroit, ou si la liaison est interrompue, le circuit de mesure reçoit la totalité de la tension du réseau ce qui peut occasionner un court-circuit. Le problème de l'invention réside dans la réalisation d'un appareil de mesure de résistance de transition capable de 35 mesurer la résistance de transition d'une jonction sans coupure de la tension du réseau et du courant et à l'aide duquel la valeur mesurée est indépendante de la résistance de transition propre des électrodes de mesure, et qui soit de réalisation facile et de maniement simple. Un autre problème de l'invention réside dans la réalisation d'une pointe de contact permettant une mesure simple et rapide. Pour la solution des problèmes posés, on part du fait que la mesure doit être exécutée à une fréquence différente de celle du réseau et, par conséquent, séparable et par l'application du principe de mesure à quatre points. Lors de l'application de ce principe de mesure, il faut utiliser chaque fois des paires d'électrodes séparées pour amener le courant cons10 tant d'alimentation du circuit de mesure à l'endroit à tester et pour détecter la baisse de tension provoquée. Pour éviter que l'alimentation en courant du circuit de mesure de tension ne produise un signal facteur d'erreur, conformément à l'invention, les détecteurs de tension et les électrodes de courant 15 mesurant la résistance de transition sont disposés associés l'un avec l'autre et séparés deux à deux et les conducteurs des détecteurs de tension ne se raccordent que sur un domaine représentant une fraction de la zone délimitée par les câbles des électrodes de courant. Dans un mode de réalisation préféré, les paires de détecteurs de tension et d'électrodes de courant sont associées chacune à une pointe de contact, les électrodes de courant ne pouvant venir au contact de la section examinée que lorsque les détecteurs de tension sont branchés. Pour plus d'efficacité, les détecteurs de tension sont raccordés par un transformateur de tension au circuit de courant de mesure de tension sur lequel sont disposés un filtre passe-bande accordé sur la fréquence du générateur de courant et un appareil de mesure de tension branché à sa sortie, tandis que les électrodes de courant sont raccordées au générateur de courant par un transformateur d'intensité. Pour séparer le circuit de mesure, il est avantageux que la fréquence de fonctionnement du générateur de courant soit au moins le triple de celle du réseau. Selon un mode préféré de réalisation de l'appareil de mesure de résistance de transition conforme à l'invention, un diviseur de tension est disposé dans le circuit de mesure de tension, la sortie du transformateur de tension est raccordée à une entrée d'un filtre passe- bas dont la sortie est reliée à l'entrée d'un comparateur, tandis que la sortie du comparateur est raccordée à un circuit avertisseur, de préférence un avertisseur acoustique. Un mode de réalisation préféré du dispositif conforme à l'invention est muni d'un sélecteur de fonction dans une des positions duquel l'appareil de mesure de tension est raccordé à la sortie du filtre passe-bas. La pointe de contact selon l'invention est munie d'une 10 électrode de courant, d'un détecteur de tension, d'une gaine isolante et d'un câble de raccordement axial, l'électrode de courant creuse étant fixée dans la gaine isolante et contenant intérieurement une douille isolante dans laquelle le détecteur de tension est mobile axialement, le détecteur de tension étant en outre isolé de l'électrode de courant et terminé par une pointe, l'extrémité de l'électrode de courant se trouvant derrière la pointe à une distance donnée et le trajet à guidage élastique du détecteur de tension étant plus long que cette distance donnée. Les pointes de contact sont disposées par paires dans l'appareil de mesure de résistance, le détecteur de tension à l'intérieur d'une paire- de pointes de contact étant relié par un câble radial traversant le disque de protection de la gaine isolante à l'intérieur de l'autre pointe de contact par son disque de protection et étant commun avec le conducteur associé à son détecteur de tension dans la gaine du câble de l'électrode de courant. Dans l'espace intérieur creux de la douille isolante sont disposés un ressort raccordé à l'extrémité du détecteur 30 de tension et un organe de contact s'appuyant sur son extrémité arrière, les conducteurs du détecteur de tension étant raccordés à l'organe de contact. Pour assurer un meilleur contact, l'électrode de courant se termine par une pointe en forme de cône fendu. D'autres buts, avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l'appareil de mesure de résistance de transition conforme à l'invention et de la pointe de contact utilisée pour la mesure, cette description étant faite à titre non limitatif et en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est un schéma en coupe partielle du dispositif de mesure selon l'invention; - la figure la est une vue à plus grande échelle de l'extrémité des pointes de contact représentées schématiquement à la figure 1; - la figure 2 est un schéma du dispositif de mesure; et - la figure 3 est un schéma à blocs de l'appareil de 10 mesure de résistance de transition. La figure 1 représente les pointes de contact 1 et 2 de l'appareil de mesure de résistance de transition conforme à l'invention en position de début de mise en contact avec la section à mesurer. La section à mesurer est composée des conducteurs 3 et 4 réunis par une fixation vissée. Les pointes de contact 1 et 2 sont construites de la même façon et comprennent disposés dans une gaine isolante 6 les électrodes de courant 7, isolées également l'une de l'autre, et les détecteurs de tension 8, un ressort 10 sollicitant le détecteur de 20 tension 8 et un organe de contact 11 servant d'appui à son extrémité arrière. L'électrode de courant 7 est creuse à sa partie intérieure; dans cet espace creux se trouve une douille isolante 9 qui est également creuse et dans laquelle le détecteur de tension 8 est soumis à un déplacement axial. Le détecteur de tension 8 est muni d'un épaulement intérieur faisant butée et sur lequel s'appuie une extrémité du ressort 10 tandis que son autre extrémité presse l'organe de contact 11 assurant le raccordement du détecteur de tension 8. Le détecteur de ten30 sion 8 présente une tige cylindrique 12 terminée par une pointe effilée 13. L'extrémité avant de l'électrode de courant 7 est en forme de cône fendu en V (figure la) et se termine selon une double pointe 14 qui fait saillie faiblement de la partie avant de la douille isolante 9. La distance entre la pointe 14 et la pointe 13 du détecteur de tension 8 en position de base est inférieure au déplacement maximal permis pour le ressort 10. Dans ces conditions, il s'ensuit qu'en pressant la pointe de contact 1 sur le conducteur 3, la pointe 13 du détecteur de tension 8 vient tout d'abord reposer sur celui-ci, puis en augmentant la pression, le ressort 10 se comprime et la pointe avant 14 de l'électrode de courant 7 s'approche du conduc5 teur 3, atteint sa surface, ce qui établit un contact électrique de pression entre l'électrode 7 et le conducteur 3 à la pointe 14. Le détecteur de tension 8 demeure, pendant tout son déplacement, isolé de l'électrode de courant 7, l'espace de séparation intermédiaire étant assuré par la présence de la 10 douille isolante 9. Un contact électrique entre l'électrode de courant 7 et le détecteur de tension 8 prend naissance seulement par les conducteurs à examiner 3 et 4 dans le cas o les pointes de contact 1 et 2 sont pressées sur les conducteurs. Le raccorde15 ment électrique des électrodes de courant 7 est assuré par les câbles 15, 16 qui sont munis d'une isolation correspondante et font saillie de la partie de l'extrémité arrière de la gaine isolante 6 des aiguilles 1 et 2 et se raccordent à un transformateur d'intensité 17. Le raccordement des détecteurs de tension 8 s'opère également au moyen de câbles isolants dont le guidage dérive de celui des câbles 15, 16, comme il apparaît à la figure 1. Le câble 18 relié à l'organe de contact 11 de la pointe de contact 1 sort radialement de la gaine isolante 6 par un disque de protection 19 et pénètre à l'intérieur de la gaine isolante de l'autre pointe de contact 2. Un conducteur interne 20 du câble 18 accompagne le conducteur 21 raccordant le détecteur de tension 8 de la pointe 2 jusqu'à l'intérieur de l'isolation du câble 16 sortant au centre de la pointe de contact 2 et ne débouche qu'à une distance correspondante de la pointe de contact 2 juste avant son raccordement. La longueur du câble 18 réunissant les deux pointes de contact 1 et 2 est déterminée de manière à permettre l'éloignement des pointes de contact 1 et 2 lors de l'emploi. Ce gui35 dage de câble particulier est nécessaire pour assurer que lors de la venue au contact des pointes de contact, le champ magnétique de la boucle simple formée entre les deux électrodes de courant 7 par les conducteurs 3, 4 et le transformateur d'in- tensité 17, et qui est commun aux domaines A et B de la figure 1, est relié par la plus petite surface possible avec la boucle formée entre les détecteurs de tension 8 et qui est formée de la seule zone A. Dans la réalité, la zone A est sensiblement plus petite que la zone B et il en résulte un couplage magnétique négligeable entre les boucles précitées. Le fonctionnement de l'appareil de mesure de résistance de transition selon l'invention repose sur le circuit de principe représenté à la figure 2. La résistance de transi10 tion R de la section examinée se manifeste au point de jonction des conducteurs 3 et 4. Les électrodes de courant 7 raccordées aux conducteurs 3 et 4 sont raccordées par un transformateur de courant 17 à un générateur de courant 22, qui produit un courant d'alimentation i (t) = I.cos 2Â f50.t, g g la fréquence f étant sensiblement supérieure à 50 Hz, fréquence du courant du réseau i(t) = I cos 2Â 50.t traversant la section de conducteurs testée, et de préférence aux environs de 1 kHz. Les deux détecteurs de tension 8 se raccordent à un transformateur de tension 23 dont la sortie est branchée sur un appareil de mesure de tension 25 par un filtre passe-bande 24 laissant passer la fréquence f et amortissant fortement la fréquence du réseau; l'appareil de mesure de tension 25 25 délivre une tension mesurée U(t) = a.ig(t).R proportionnelle à la résistance de transition R. Avant de décrire le fonctionnement, on se reportera à la figure 3 qui représente un schéma à bloc de l'appareil de mesure de résistance de transition conforme à l'invention. La différence avec ce qui est représenté aux figures 1 et 2 réside, en premier lieu, dans la forme de la boucle de tension. Le conducteur des deux détecteurs de tension 8 est raccordé au transformateur de tension 23 par un diviseur de tension 26 et 35 un préamplificateur 27, transformateur de tension dont la sortie se ramifie pour aller d'une part à un filtre passe-bande 24 et, d'autre part, à un filtre passe-bas 28 qui laisse passer la composante de signal à une fréquence de 50 Hz et retient les composantes à plus haute fréquence. La sortie du filtre passe-bas 28 est raccordée à un redresseur 29 et par l'intermédiaire de ce dernier à un comparateur 30, lui-même raccordé à un avertisseur acoustique. L'autre sortie du filtre passe-bas 28 et la sortie du filtre passe-bande 24 sont, chacune, reliées à un deuxième redresseur de courant 32 dont la sortie est raccordée à l'entrée d'un appareil de mesure de tension 25 donnant une indica10 tion numérique. L'appareil de mesure de résistance de transition est muni d'un sélecteur de fonction 33 permettant le réglage du dispositif de mesure de la tension et celui de mesure du courant et qui réalise la commutation des calibres de mesure 15 dans les cas isolés de fonctionnement par commutation du rapport de division du diviseur de tension 26. A l'aide du sélecteur de fonction 33, on peut régler le courant d'alimentation du générateur de courant selon des valeurs discrètes. Le fonctionnement de l'appareil de mesure de résistance 20 de transition conforme à l'invention va être expliqué plus en détail en référence à la figure 3. On admet qu'aucun courant ne traverse la résistance de transition R testée au moment de la mesure. Les deux pointes de contact 1 et 2 sont pressées sur les 25 conducteurs 3 et 4 entourant la section mesurée. Tout d'abord, se ferme le circuit des détecteurs de tension 8. En maintenant la force de pression, peu après, les électrodes de courant 7 entourant les détecteurs de tension 8 se pressent également sur les conducteurs 3, 4, ce qui ferme le circuit du générateur 30 de courant 22. Dès lors qu'entre les électrodes de courant 7, un courant constant traverse la section testée, la chute de tension à la résistance de transition R est indépendante du courant et dépend seulement de la valeur de la résistance. Les détecteurs de tension 8 détectent cette tension et, 35 par le câblage précité, on peut lire immédiatement l'appareil de mesure de tension 25 en valeur de résistance, en correspondance avec la position finale liée aux rapports de division déterminés par le diviseur de tension 26. Le courant de mesure produit aux conducteurs 3, 4 induit, théoriquement, une certaine tension dans le circuit de mesure de tension des pointes de contact 1 et 2, cependant étant donné le caractère restreint de la zone A de l'interconnexion de courant, cette action est négligeable. Si un courant de réseau traverse la section examinée ou testée, il s'ensuit aussitôt au raccordement des pointes de contact 1 et 2 la mesure de tension ou la détection de tension. La détection est indépendante du réglage par le sélecteur de 10 fonction 26. La tension à 50 Hz, qui apparaît au détecteur de tension 8, parvient, depuis la sortie du filtre passe-bande 28 et après redressement, à un comparateur présentant, par exemple, une tension de basculement de 200 mV. Si la valeur de la tension est supérieure à celle de la tension de basculement, ce fait est signalé par l'avertisseur acoustique 31. Cette information se produit encore avant le raccordement des électrodes de courant 7 et, ainsi, l'usager est averti qu'il doit mesurer d'abord la tension, car la fixation vissée peut présen20 ter, par exemple, une interruption ou bien, en cas de raccordement incorrect, il est possible d'éviter que le branchement des électrodes de courant 7 ne produise un court-circuit. Dans le cas d'une forte résistance de transition, il n'est pas utile de faire passer, par les électrodes de cou25 rant, un courant d'une intensité exagérée; par conséquent, et pour soulager la batterie, le courant d'alimentation du générateur 22 est modifié également en même temps que le calibre de mesure. Le rapport entre la tension détectée à une fréquence de 30 50 Hz et le calibre de mesure de la résistance de transition 2602874 10 sont exposés dans le tableau suivant: calibre de mesure tension courant de mesure Hz I kHz 1 20 mOhm 200 mV 10 A 2 200 mOhm 2 mV 1 A 3 2 mOhm 20 V 100 mA 4 20 mOhm 200 V 10 mA - 500V - !! !t Lors de la mesure de la tension, il est suffisant d'établir 15 cinq calibres de mesure, tandis que pour la mesure de la résistance de transition, quatre calibres de mesure suffisent. Après la mesure de la résistance de transition, on peut calculer également l'intensité à 50 Hz traversant la section conductrice à partir de la valeur connue de cette résistance 20 de transition, étant donné que la tension à 50 Hz peut être mesurée immédiatement. Le sélecteur de fonction 33 raccorde alors l'entrée du redresseur 32 à la sortie du filtre passebas 28. A l'aide de l'appareil de mesure de résistance de tran25 sition selon l'invention, on peut même mesurer avec un calibre de mesure de 20 mOhms et la sensibilité permet aussi la mesure d'une résistance de transition présentant une valeur de 0,1 mOhm. La mesure n'est pas perturbée si l'on fait varier l'intensité à 50 Hz entre 0 et 200 A dans la section conductrice examinée. 30 Naturellement, on ne peut appliquer un courant de réseau important qu'à une faible résistance de transition, sinon la jonction pourrait être endommagée par la chaleur développée. A l'aide du dispositif de mesure selon l'invention, on peut effectuer des examens de routine et également des examens 35 spéciaux sur les réseaux basse tension existants; la mesure peut aussi être pratiquée sur les réseaux sous tension. Grâce à la mesure précise et-rapide de la résistance de transition, on peut réduire la perte d'énergie se manifestant aux liaisons défectueuses et, réduire ainsi le nombre des incendies provoqués par l'électricité. Dans les lieux et bâtiments exposés à un danger élevé d'incendie, on accroit sensiblement la sécurité par des mesures de routine des jonc5 tions électriques. L'application de l'appareil de mesure de résistance de transition selon l'invention n'est toutefois pas limitée à la mesure des réseaux électriques; grace à sa sensibilité, l'appareil convient également à d'autres applications éventuelles. 10 Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Appareil de mesure de résistance de transition comportant aux extrémités de la section examinée deux détecteurs de courant et deux détecteurs de tension raccordés à ces extrémités, les détecteurs de courant étant raccordés à un circuit électrique alternatif alimenté par un générateur de courant, tandis que les détecteurs de tension sont branchés sur un circuit de mesure de tension accordé à la fréquence du courant d'alimentation, caractérisé en ce que des détecteurs 10 de tension (8) et des détecteurs de courant (7) sont associés l'un à l'autre par paires, les conducteurs (20, 21) des détecteurs de tension (8) se raccordant dans une zone (A) qui ne représente qu'une fraction de la zone (A + B) entourée par les câbles des détecteurs de courant (7). 2.- Appareil de mesure de résistance de transition selon la revendication 1, caractérisé en ce que les paires de détecteur de tension (8) et des électrodes de courant (7) sont munies chacune d'une pointe de contact (1, 2), les électrodes de courant (7) ne pouvant être branchées sur la section exami20 née qu'après le branchement des détecteurs de tension (8). 3.- Appareil de mesure de résistance de transition selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les détecteurs de tension (8) se raccordent par l'intermédiaire d'un transformateur de tension (23) à un circuit de mesure de tension cir25 cuit dans lequel sont disposés un filtre passebande sélectif (24) accordé sur la fréquence du générateur de courant (22) et un appareil de mesure de tension (25) branché à sa sortie, tandis que les électrodes de courant (7) se raccordent au générateur de courant (22) par un transformateur d'intensi30 té (17). 4.- Appareil de mesure de résistance de transition selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fréquence de fonctionnement du générateur de courant (22) est au moins le triple de la fréquence du réseau. 5.- Appareil de mesure de résistance de transition selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans le circuit de l'appareil de mesure de tension est introduit un diviseur de tension (26), qu'en outre la sortie du transformateur de ten- sion (23) est raccordée à l'entrée d'un filtre passe-bas (28) dont la sortie est raccordée à une entrée d'un comparateur (30), tandis que la sortie du comparateur (30) est reliée par un circuit avertisseur, de préférence un avertisseur acousti5 que (31). 6.- Appareil de mesure de résistance de transition selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un sélecteur de fonction (33), l'appareil de mesure de tension (25) étant raccordé à la sortie du filtre passe-bas (28) dans une 10 des positions du sélecteur de fonction (33). 7.- Appareil de mesure de résistance de transition selon la revendication 6, caractérisé en ce que le sélecteur de fonction (33) est relié à l'entrée du dispositif de réglage du rapport du diviseur de tension (26) et à l'entrée du généra15 teur de courant (22) qui règle l'intensité du courant. 8.- Pointe de contact pour un appareil de mesure de résistance de transition reposant sur le principe à quatre points, muni d'une électrode de courant, d'un détecteur de tension, d'une gaine isolante et d'un câble de raccordement à sortie axiale, caractérisée en ce que l'électrode de courant (7) est fixée dans la gaine isolante (6), est creuse et contient intérieurement une douille isolante (9) dans laquelle le détecteur de tension est guidé pour un déplacement dans le sens axial, le détecteur de tension (8) étant isolé de l'élec25 trode de courant (7) et terminé par une pointe (13), tandis que l'extrémité de l'électrode de courant (7) fait saillie derrière la pointe (13) à une distance donnée au-delà de l'extrémité de la douille isolante (9), le trajet à guidage élastique du détecteur de tension (8) étant plus long que 30 ladite distance. 9.- Pointe de contact selon la revendication 8, caractérisée en ce que elle est disposée par paires dans l'appareil de mesure de résistance, à l'intérieur d'une paire de détecteurs de tension (8), la première pointe de contact étant reliée par un câble (18) traversant radialement la gaine isolante (6) et par un disque de protection (19) à l'intérieur de la deuxième pointe de contact et accompagnant un conducteur (21) associé au détecteur de tension (8) de la seconde pointe dans la gaine du câble (16) de l'électrode de courant (7). 10.- Pointe de contact selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que, dans l'espace creux intérieur de la douille isolante (9), sont prévus un ressort (10) raccordé à l'extrémité du détecteur de tension (8) et un organe de contact (11) s'appuyant à la partie arrière du ressort, les conducteurs du détecteur de tension (8) étant raccordés à l'organe de contact (11). 11.- Pointe de contact selon la revendication 8, caracté10 risée en ce que l'électrode de courant (7) se termine par une pointe (14) en forme de cône fendu.