Brevet FR2625855A1 — publié le 19890713

DISPOSITIF D'INJECTION D'UN SIGNAL ELECTROMAGNETIQUE DANS UN CON- DUCTEUR ELECTRIQUE 1 L'invention. concerne un dispositif d'injection d'un signal électro- magnétique dans un conducteur électrique, en particulier pour tes- ter ses caractéristiques d'isolement et de protection à l'égard des pertubations électromagnétiques. Il est déjà cornnu d'injecter, dans un cible électroconducteur de liaison entre des installations ou équipements électriques ou élec- troniques, des signaux simulant soit la foudre, soit des pertuba- tions électromagnétiques résultant d'une explosion nucléaire. On utilise pour cela une pince annulaire ouvrable en deux parties, qui comprend un fil conducteur bobiné sur un tore de ferrite et relié à un générateur de signal approprié, et qui est placée autour du câ- ble à tester. Les résultats sont assez peu satisfaisants, car ce dispositif con-- nu présente une impedance de charge trop élevée, un mauvais rende-- ment de l'ordre de 10% (le signal induit dans le câble à tester est faible par rapport au signal fourni par le générateur), et la gam- me de fréquences utilisables est limitée. L'invention a pour objet un dispositif d'injection d'un signal sur un conducteur électrique, qui permette d'éviter ces inconvénients. Le dispositif seion l'invention, qui comprend une pince annulaire en deux parties destinée à être placée autour du câble conduc- teur, et des moyens de liaison à un générateur de signai, est ca- ractérisé en ce que la pince comprend un conducteur cylindrique tu- 1 bulaire interne de faible épaisseur, entouré d'un cylindre intermé- diaire de matière à propriétés ferromagnétiques, et d'un conduc- teur cylindrique tubulaire externe de forte épaisseur, les conduc- teurs externe et interne étant, à une première extrémité, reliés aux moyens de liaison au générateur de signal et, à leur seconde extrémité, raccordés l'un à l'autre. Le dispositif selon l'invention présente une impédance de charge faible, et un bon rendement, supérieur à 50% et pouvant atteindre à 85% De plus, le choix de la section et de la longueur du cy- lindre intermédiaire à propriétés ferromagnétiques, qui est par exemple en ferrite, permet de déterminer la fréquence de coupure basse du dispositif en fonction de l'application envisagée. En pratique, la bande passante d'un dispositif selon l'invention est comprise entre quelques kilohertz et cent mégahertz environ. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pince comprend également des cylindres de matière diélectrique placés entre les trois cylindres précités, ainsi qu'à l'intérieur du conducteur cy- lindrique interne et à l'extérieur du conducteur cylindrique exter- ne. Avantageusement, les conducteurs cylindriques de la.pince compren- nent, à leur première extrémité, des rebords annulaires de forte épaisseur par lesquels ils sont reliés aux moyens de liaison au gé- nérateur de signal. On diminue ainsi l'impédance de ces moyens de liaison, de façon à ce que la tension du signal fourni par le générateur soit appli- quée essentiellement aux extrémités du conducteur cylindrique tubu- laire interne de la pince, et non aux extrémités de l'ensemble con- 1 ducteur cylindrique interne - conducteur cylindrique externe. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les moyens de liaison au générateur de signal comprennent au moins un, et de préférence deux câbles à deux conducteurs coaxiaux, dont les con- ducteurs internes et externes sont respectivement reliés aux con- ducteurs cylindriques interne et externe de la pince. Ainsi, par alimentation de la pince par des cables coaxiaux en pa- rallèle, on diminue l'impédance de la source qui alimente la pince d'injection. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le disposi- tif comprend des cylindres conducteurs de faible épaisseur, amovi- bles, permettant d'adapter la pince au diamètre du cable à tester. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, dé- tails et avantages de celle-ci apparaîtront à la lecture de la des- cription qui suit, faite à titre d'exempie en référence aux des- sins annexes, dans lesquels: - la figure 1 est une demi vue schématique en coupe axiale du dis- positif selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique en perspective, représentant ce dispositif en partie ouvert. Le dispositif représenté schématiquement dans les figures 1 et 2 se présente essentiellement sous la forme d'une pince cylindrique annulaire 10 en deux parties 12 et 14 sensiblement identiques, re- liées entre elles par des articulations du type à charnières, non représentées. Ces deux parties semi cylindriques 12, 14 sont égale- ment associées à des moyens de verrouillage en position fermée au- -tour d'un cable électroconducteur à tester. 1 Chaque partie 12, 14 de la pince comprend, de l'intérieur vers l'extérieur, un demi-cylindre 16 de matière diélectrique à faible pouvoir inducteur, un conducteur semi-cylindrique tubulaire 18, de faible épaisseur, réalisé par eXemple en cuivre, un demi-cylindre intermédiaire 20 de matière à propriétés ferromagnétiques, telle que de la ferrite, ou tout autre matière à perméabilité magnétique élevée, un cylindre 22 de matière diélectrique du même type que celle du cylindre 18, et un conducteur semi-cylindrique tubulaire extérieur 24 d'épaisseur relativement forte. Ce conducteur externe 24 comprend, à ses extrémités, des rebords annulaires 26 orientés radialement vers l'intérieur. L'un de ces rebords 26 comprend des plots ou des bornes 28 de liaison, tandis que l'autre rebord annulaire 26 est raccordé à l'extrémité corres- pondante du conducteur cylindrique interne 18. A son autre extrémité, correspondant au rebord annulaire 26 por- tant les bornes 28, le conducteur interne 18 comprend ou est rac- cordé à un rebord annulaire 30 orienté vers l'extérieur et portant des plots ou des bornes de liaison 32, correspondant aux bornes 28 du rebord 26 du conducteur externe 24. Ces bornes 28 et 30 sont par exemple argentées et servent à la con- nexion, comme représenté en figure 2 de cables coaxiaux 34 dont les conducteurs extérieurs 36 vont être reliés par les bornes 28 au conducteur externe 24 de la pince 10 et dont les conducteurs in- ternes 38 vont être reliés par les bornes 32 au conducteur interne 18 de la pince 10. Les rebords annulaires 26 et 30 des conducteurs 24 et 18 sont iso- lés l'un de l'autre par une épaisseur 40 de matière diélectrique, 1 qui peut également former isolation entre le cylindre 20 de ferri- te et le conducteur interne 18. Un cylindre extérieur 42 en matière plastique recouvre et protège le conducteur externe 24 et les extrémités de la pince. Comme représenté en figure 2, selon une variante de réalisation, les extrémités de la pince peuvent être protégées par des demi dis- ques 44 de matière plastique, qui sont vissés ou fixés par tout moyen approprié sur les extrémités du cylindre 42. Les conducteurs interne 18 et externe 24 de la pince sont en cui- vre, en aluminium, ou en tout autre matière électroconductrice ap- propriée. Le contact entre le rebord annulaire 26 du conducteur ex- terne 24 et l'extrémité du conducteur interne 16 est réalisé par soudure lorsque le conducteur interne 18 n'est pas amovible, ou bien par appui avec interposition d'un conducteur compressible, par exemple une fine tresse de fils de cuivre, de bronze, d'aluminium, ou de cuivre argenté. Ce dispositif est utilisé de la façon suivante: Les cables coaxiaux 34, branchés comme indiqué sur les bornes 28 et 32 des conducteurs 24 et 18 de la pince, sont reliés à un généra- teur de signal approprié, et la pince est placée autour d'un câble conducteur à tester, ses deux parties 12, 14 étant appliquées l'u- ne sur l'autre et verrouillées dans cette position par tout moyen approprié. Il est essentiel qu'il y ait un bon contact entre les bords des deux demi cylindres 20 de ferrite, pour que le circuit magnétique soit fermé. Pour améliorer ce contact, on peut creuser un peu les bords des cylindres conducteurs 18 et 24 pour y placer un conduc- 1 teur souple et compressible, tel qu'une tresse de fils conducteurs. On est alors assure, à la fermeture de la pince, d'obtenir à la fois une bonne liaison des bords des demi cylindres de ferrite 20, et une bonne liaison entre les bords en regard des demi cylindres conducteurs 18 et 24. Le dispositif selon l'invention présente une impédance de charge relativement faible grâce à la disposition des câbles coaxiaux 34 en parallèle, ce qui permet de diviser leur impédance commune par deux, et à l'impédance faible des rebords conducteurs 26 et 30 et du conducteur externe 24. Il en résulte que la majeure partie de l'impédance de charge est constituée par le conducteur interne 18, aux extrémités duquel est appliquée la quasi totalité de la diffé- rence de tension entre les conducteurs externe 36 et interne 38 des câbles coaxiaux 34. Cela explique que le rendement du dispositif selon l'invention est supérieur à 50% et peut atteindre 80 à 85%. Pour fixer les idées, on indique ci-dessous, à titre d'exemple non limitatif, les principales caractéristiques du dispositif selon l'invention: - bande passante: de quelques kilohertz à cent mégahertz environ. - courant d'injection: de 10 à 100-200 ampères - impédance: de 5-6 à 2550 ohms, - tension: jusqu'à 1 500-3 000 volts crête à vide (le câble à tes- ter n'étant pas en place) - rendement: 50-85% - épaisseur du conducteur externe 24: 3rmm - épaisseur du conducteur interne 18: 0,3mm - épaisseur du cylindre 20 de ferrite: 10 à 20mm - longueur du cylindre 20 de ferrite: par exemple 150mm o e REVENDICATIONS 1 1/ Dispositif d'injection d'un signal électromagnétique dans un conducteur électrique, comprenant une pince annulaire en deux par- ties destinée à être placée autour du conducteur, par exemple un câble, et des moyens de liaison à.un générateur de signal, caracté- risé en ce que la pince (10) comprend un conducteur cylindrique tu- bulaire interne (18) de faible épaisseur, entouré d'un cylindre in- termédiaire (20) de matière à propriétés ferromagnétiques, et d'un conducteur cylindrique tubulaire externe (24) de forte épaisseur, les conducteurs externe (24) et interne (18) étant, à une première extrémité, reliés aux moyens (34) de liaison au générateur de si- gnal et, à leur seconde extrémité, raccordés l'un à l'autre. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des cylindres (16,22,40) de matière diélectrique placés entre les trois cylindres (18,20,24) précités, ainsi qu'à l'inté- rieur du conducteur cylindrique interne (18), et un revêtement ex- térieur protecteur (42). 3/ Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les conducteurs cylindriques (10,24) comprennent, à leur première extrémité, des rebords annulaires (30, 26) de forte épaisseur par lesquels ils sont reliés aux moyens (34) de liaison au générateur de signal. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de liaison au générateur de signal comprennent un ou plusieurs câbles (34) à deux conducteurs coaxiaux, dont les con- 1 ducteurs internes (38) et externes-(36) sont respectivement reliés aux conducteurs interne (18) et externe (24) de la pince (10). / Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caracté- risé en ce que les deux parties (12,14) de la pince sont semi cy-- lindriques et reliées entre elles par des articulations du type charnière, et comprennent des conducteurs souples et compressibles placés entre les bords en regard des conducteurs interne (18) et externe (24) pour assurer un bon contact, à la fermeture de la pin- ce, d'une part entre les bords en regard de ces conducteurs (18,24), d'autre part, entre les bords en regard des deux parties du cylin- dre (20) de matière à propriétés ferromagnétiques.- 6/ Dispositf selon l'une des revendications précédentes, caractéri- sé en ce que les conducteurs cylindriques (18,24) sont en cuivre ou en aluminium. 7/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le cylindre intermédiaire (20) est en ferrite. 8/ Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caracté- risé en ce qu'il comprend des cylindres conducteurs de faible épaisseur, amovibles, pour adaptation de la pince au diamètre du câa- ble à tester.