Brevet FR2684450A1 — publié le 19930604

APPAREIL D'ESSAI DIELECTRIOUE A SEC FIABILISE La présente invention a pour objet un appareil d'essai diélectrique à sec destiné à vérifier l'état d'une enveloppe isolante ou d'une gaine de câble. L'invention concerne plus particulièrement un appareil d'essai diélectrique à sec, connu sous le nom anglo-saxon de sparker, du type à boîte à perles par exemple. Le sparker à bote à perles est un appareil d'essai bien connu de l'homme de l'art. I1 comprend un boîtier métallique relié à la masse à l'intérieur duquel se trouve une électrode isolée et reliée à un circuit de mise sous tension alternative. Cette électrode, appelée électrode de contrôle ou électrode à perles dans le cas d'une boîte à perles, est constituée d'un caisson métallique avec fond et couvercle, destiné à être traversé par le câble à contrôler. A cet effet, le boîtier et le caisson présentent des ouvertures sur deux de leurs faces latérales opposées pour le passage du câble à tester, et une pluralité de chaînettes métalliques partent du couvercle du caisson métallique en direction du fond. Ces chaînettes sont constituées de petites boules métalliques, également appelées perles, d'où les noms de boîte à perles et d'électrode à perles. Les chaînettes sont disposées dans le caisson de sorte que, lorsque le câble défile à travers le caisson orthogonalement aux chaînettes, sa gaine extérieure ou son enveloppe isolante est en contact permanent avec les perles métalliques. D'autre part, l'armure du câble si l'on désire contrôler la gaine de protection extérieure après la phase de gainage du câble, ou bien le conducteur central du câble, si l'on désire contrôler l'enveloppe isolante interne après la phase d'isolation du câble, sont reliés à la masse générale du boîtier métallique. Dans la suite, on appellera gaine du câble la partie isolante (enveloppe isolante ou gaine extérieure de protection) à tester de ce dernier, et conducteur interne la partie conductrice (conducteur central ou armure) de ce dernier reliée à la masse générale du boîtier. En fonctionnement, le câble gainé par exemple défile à travers la boîte à perles. Si la gaine présente une perforation, au passage de cette perforation au travers des chaînettes de perles, et compte-tenu de la valeur de la tension appliquée à l'électrode de contrôle (de l'ordre de quelques kilovolts en général, cette valeur étant fonction de l'épaisseur de la gaine ou de l'enveloppe et de la norme à respecter), il y a amorçage d'un arc électrique. On détecte ainsi les défauts éventuels de la gaine ou de l'isolant du câble. Les appareils d'essai diélectrique à sec donnent généralement satisfaction. Toutefois, on a constaté que l'existence d'une tension, et le cas échéant la valeur de cette dernière, n'étaient pas toujours garanties dans les appareils connus. En cas d'éventuelle absence ou insuffisance de la tension appliquée à l'électrode de contrôle, il se peut que le câble soit considéré à tort comme satisfaisant les exigences requises. Pour vérifier que l'électrode de contrôle est bien mise sous tension, on utilise généralement un appareillage de test en mallette. Cette mallette contient un éclateur à sphères. L'éclateur à sphères est un appareil bien connu en lui-même de l'homme de l'art, et essentiellement constitué de deux électrodes sphériques par exemple, dites de test, situées dans l'air, entre lesquelles on applique une tension. Lorsque le champ électrique ainsi créé entre les électrodes atteint une valeur limite fonction du diamètre des électrodes de test et de la distance les séparant, les électrons libres présents entre ces électrodes sont suffisamment accélérés pour provoquer le développement d'une décharge électrique. I1 existe donc une relation directe entre l'écartement des électrodes et la valeur de tension créant la décharge, dite tension disruptive. Pour le test de la boîte à perles, les deux électrodes de l'éclateur à sphères contenu dans la mallette sont à une distance l'une de l'autre telle que la décharge ou le claquage se produit pour une tension disruptive de 6 kV. Ces électrodes sont munies de fils de connexion. Un opérateur, après avoir mis hors tension la boîte à perles, vient connecter l'un de ces fils de connexion au boîtier métallique, et l'autre à l'électrode de contrôle. I1 accède par exemple à l'électrode de contrôle en ouvrant un couvercle prévu à cet effet dans le boîtier métallique. Une fois la connexion entre la mallette de test et la boîte à perles effectuée, la tension dans la boîte à perles est rétablie et ajustée à 6 kV par contrôle sur un voltmètre intégré à la boîte à perles. Si un claquage se produit alors, c'est qu'une tension est bien appliquée à l'électrode de contrôle, et que cette tension est au moins égale à 6 kV. On considère alors que la boîte à perles est fiable sans faire de test plus approfondi. L'appareillage de test qui vient d'être décrit pose un certain nombre de problèmes. En premier lieu, il ne permet pas d'effectuer un test de l'appareil d'essai à tout moment au cours du fonctionnement, car pour réaliser la connexion électrique sans danger pour l'opérateur, il est impératif de mettre l'appareil hors tension au préalable. Par ailleurs, il faut réaliser la connexion, effectuer le test et démonter la connexion séparément pour chaque appareil à tester. Etant donné que toutes ces manipulations demandent environ cinq à dix minutes, on comprend bien que l'utilisation de cet appareillage est fastidieuse et peu économique. De plus, le câble à tester défilant à grande vitesse à travers la boîte à perles pendant le test de cette dernière, la manipulation est dangereuse pour l'utilisateur. Enfin, l'utilisation de cet appareillage nécessite la présence d'un opérateur spécialement formé. La présente invention a donc pour but de fiabiliser les appareils d'essai diélectrique à sec connus au moyen d'un appareillage de test de mise en oeuvre plus simple et plus rapide que celle des appareillages de l'art antérieur, et utilisable à tout moment par un opérateur sans formation particulière. Un autre but de la présente invention est de réaliser un appareil d'essai rendu fiable tout en étant sans danger pour l'opérateur. La présente invention propose à cet effet un appareil d'essai diélectrique à sec destiné à tester un câble comportant au moins un conducteur métallique interne et une gaine isolante, ledit appareil comprenant - un boîtier métallique relié à la masse et audit conducteur, - une électrode, appelée électrode de contrôle, interne audit boîtier, isolée électriquement dudit boîtier et reliée à un circuit de mise sous tension, ledit appareil pouvant être lui-même testé par un éclateur comportant deux électrodes dites de test situées en regard l'une de l'autre, avec leurs parties en regard l'une de l'autre hémisphériques, caractérisé en ce que ledit éclateur est intégré dans ledit boîtier, une première desdites électrodes de test étant mécaniquement solidaire et en contact électrique avec ladite électrode de contrôle, et la seconde desdites électrodes de test étant portée par ledit boîtier, en contact électrique avec ce dernier et montée mobile entre au moins une position dite de test et une position dite de repos. Grâce à l'invention, les appareils d'essai sont fiabilisés de manière moins onéreuse et plus rapide que dans l'art antérieur. Les tests peuvent être effectués sans danger et à tout moment par un opérateur ne possédant pas de formation spécifique. Avantageusement, la position de la seconde électrode de test est commandée depuis l'extérieur du boîtier au moyen d'un bouton poussoir. Ceci permet d'accroître la sécurité des opérateurs chargés d'effectuer les tests. Selon une autre caractéristique de l'invention, chacune des positions de test correspond à une tension disruptive prédéterminée à laquelle doit se produire l'amorçage d'un arc électrique entre les électrodes de test lorsque l'électrode de contrôle est mise sous tension. Ainsi, lorsque la seconde électrode de test occupe une des positions de test possibles, la distance minimale séparant les deux électrodes de test est telle qu'un arc électrique est amorcé entre les électrodes de test si une tension supérieure ou égale à la tension disruptive correspondant à la position de test occupée est effectivement appliquée à l'électrode de contrôle. Ceci permet de tester l'appareil à différentes tensions, et d'obtenir à la fois un résultat qualitatif sur l'existence d'une tension appliquée à l'électrode de contrôle, et un résultat quantitatif sur la valeur approximative de cette tension. Le bouton poussoir peut être commandé soit manuellement, soit par un moteur lui imposant des mouvements de va-et-vient. Dans ces deux cas, il peut être muni d'une vis micrométrique permettant de positionner précisément la seconde électrode de test dans l'une des positions de test. L'appareil peut être muni de moyens pour enregistrer les résultats des tests effectués à l'aide de l'éclateur à sphères. Enfin, l'appareil d'essai peut être du type à boîte à perles, à boîte à ressorts, à boîte à brosse métallique ou à ionisation. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante d'un appareil d'essai selon l'invention, donnée à titre illustratif et nullement limitatif. La figure unique représente en coupe longitudinale partielle un appareil selon l'invention. Dans cette figure, un appareil d'essai diélectrique à sec du type à boîte à perles est référencé 1 dans son ensemble. Cet appareil comprend un boîtier métallique parallélépipédique 2 relié à la masse. Ce boîtier 2 est ouvert sur deux faces latérales opposées référencées 2A et 2B. Le boîtier métallique 2 contient une électrode 3 constituée d'un caisson métallique 4 parallélépipédique disposé à l'intérieur du boîtier 2 sur des supports isolants 5 (un seul de ces supports est visible sur la figure). Le caisson 4 est également ouvert sur deux faces latérales opposées 4A et 4B correspondant avec les faces 2A et 2B du boîtier 2. En outre, le couvercle 4C du caisson 4 est muni de chaînettes 6 verticales occupant toute sa hauteur et disposées sur toute sa longueur. Ces chaînettes 6 sont constituées de sphères métalliques ou perles 7. L'électrode 3, dite électrode de contrôle ou électrode à perles, est reliée, au moyen d'un câble d'alimentation 8, à une source de tension alternative de forte amplitude (de l'ordre de quelques kilovolts) non représentée. Le câble d'alimentation 8 traverse le boîtier 2 par une traversée isolante 9. Grâce aux supports isolants 5, l'électrode à perles 3 est isolée électriquement du boîtier métallique 2. L'appareil d'essai 1 est par exemple situé en sortie d'une ligne d'isolation d'un câble électrique 30 comprenant un conducteur central 31 et une enveloppe isolante de protection 32. Le câble 30 peut traverser le boîtier 2 et le caisson 4 grâce aux ouvertures des faces latérales 2A, 2B, 4A, 4B. Pour contrôler la qualité de l'enveloppe 32 du câble 30, le conducteur central 31 est relié à la masse générale du boîtier 2 par un moyen approprié quelconque, avant le début de l'opération d'isolation par exemple ; le conducteur 31 constitue ainsi une électrode de masse. L'appareil d'essai 1 est ensuite mis sous tension. Pendant que la câble 30 défile au travers de l'appareil d'essai 1, et plus particulièrement au travers du caisson 4, son enveloppe 32 est en contact avec l'électrode à perles 3, et le contrôle peut être effectué comme décrit précédemment. I1 en est de même lorsque l'on désire contrôler la qualité de la gaine extérieure de protection d'un câble comportant une armure métallique ; dans ce cas, l'armure du câble est reliée à la masse générale du boîtier et la gaine de protection est en contact avec l'électrode à perles. Selon l'invention, un éclateur à sphères 10, bien connu de l'homme de l'art, est installé à l'intérieur du boîtier 2. Plus précisément, l'éclateur à sphères 10 comprend deux hémisphères 11 et 11' métalliques, dites électrodes de test. Une première des hémisphères 11 est mécaniquement solidaire du caisson 4 et en contact électrique avec ce dernier. L'autre hémisphère 11' est reliée à la masse générale de l'appareil d'essai 1 au moyen d'un fil de connexion souple 12. En outre, l'hémisphère 11' est mobile, le long d'un axe X passant par son sommet et son centre, et par ceux de l'hémisphère 11, entre deux positions : une position dite active ou de test représentée en trait interrompu sur la figure, et une position dite inactive ou de repos représentée en trait plein sur la figure. On expliquera plus en détail dans la suite le rôle de ces deux positions. La commande de la position de l'hémisphère 11' est extérieure au boîtier 2. Elle est assurée au moyen d'une tige 13 en un matériau isolant, solidaire de l'hémisphère 11', et qui émerge, par une ouverture 14 prévue à cet effet dans le boîtier 2, hors de ce dernier. Autour de l'ouverture 14 et à l'extérieur du boîtier 2 est installé un manchon 15 de maintien de la tige 13. A son extrémité opposée à celle reliée à l'hémisphère 11', la tige 13 présente un épaulement sortant 16. De plus, un ressort de rappel 17 est enroulé autour de la tige 13 à l'extérieur du boîtier 2. De cette manière, l'ensemble constitué par la tige 13, le manchon 15, l'épaulement sortant 16 et le ressort de rappel 17 forme un bouton poussoir permettant de faire avancer ou reculer l'hémisphère 11' le long de l'axe X. Ainsi, on peut faire varier la distance entre les deux hémisphères 11 et 11'. Pour vérifier qu'une tension est bien appliquée à l'électrode de contrôle 3, on utilise l'éclateur à sphères 10. Pour un éclateur à sphères donné, la tension disruptive est connue. Ainsi, on sait que si le rayon des hémisphères est de 10 mm, la distance entre elles de 2,1 mm, et la tension appliquée au moins égale à 6 kV, il y a claquage entre les deux hémisphères 11 et 11'. Le manchon 15 est d'ailleurs adapté de sorte que, compte-tenu de la longueur du ressort de rappel 17 lorsque ce dernier est entièrement comprimé, la distance séparant les hémisphères 11 et 11' est de 2,1 mm lorsque l'épaulement 16 est en butée (ressort 17 comprimé). Lorsque le ressort 15 est au repos, l'hémisphère 11' occupe sa position de repos et aucun test n'est effectué. Lorsque l'épaulement 16 est mis en butée contre le manchon 15, l'hémisphère 11 occupe sa position de test. Si la tension V de l'électrode à perles 3 est inférieure à 6 kV ou si elle est nulle, aucun claquage ne se produit, et l'opérateur est alerté de la présence d'une anomalie par exemple par l'absence de déclenchement d'un signal sonore et/ou lumineux intégré à l'appareil d'essai 1. D'autre part, si la tension V est effectivement supérieure ou égale à 6 kV, un claquage se produit. Ce claquage peut être vu et entendu par l'opérateur qui effectue le test. Dès lors, si l'opérateur observe un claquage sans déclenchement du signal sonore et/ou lumineux, cela signifie que la chaîne de détection de claquage ne fonctionne pas. L'appareil selon l'invention permet donc non seulement de vérifier qu'une tension est bien appliquée à l'électrode de contrôle, mais également de déceler d'éventuels défauts dans la chaîne de détection. Ce dernier avantage est d'un grand intérêt. En effet, cette chaîne de détection sert aussi à signaler les défauts de la gaine du câble. Si elle s'avère défectueuse, les décharges se produisant durant l'opération de test du câble ne sont pas détectés, ce qui conduit à produire de grandes longueurs de câble inutilisable. Pour mettre en route le test de l'appareil d'essai 1, plusieurs possibilités sont envisageables. Selon une première possibilité, un opérateur peut appuyer périodiquement sur le bouton poussoir, à des instants déterminés à l'avance par exemple. On peut également mettre l'épaulement 16 en relation avec un moteur qui lui impose des mouvements de va-et-vient périodiques. Grâce à l'appareil selon l'invention, on peut reproduire à poste fixe et à tout instant pendant le fonctionnement de l'appareil d'essai, les mesures effectuées dans l'art antérieur par l'appareillage de test en mallette. Le test de l'appareil d'essai est donc plus simple et plus rapide qu'avec ces appareillages, et peut donc être effectué par un opérateur ne possédant pas de formation spécifique. Par ailleurs, l'appareil selon l'invention est plus sûr pour les utilisateurs, car ces derniers n'interviennent qu'au niveau de l'électrode de masse de la boîte à perles, et au moyen d'un bouton poussoir, ou tout autre moyen de commande extérieur au boîtier, isolant. Enfin, du fait de l'absence de connexions préalables au test, la durée du test de la boîte à perles à l'aide de l'appareil d'essai selon l'invention est d'environ une minute, ce qui représente une économie de temps importante par rapport aux appareillages de l'art antérieur. Grâce à l'invention, les appareils de contrôle classiques du type bote à perles sont donc fiabilisés simplement et en permanence. Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. En particulier, l'appareil d'essai peut être du type à boîte à perles ou de tout autre type connu. Par exemple, les chaînettes de perles métalliques peuvent être remplacées par des brosses métalliques, ou des ressorts venant en contact avec la gaine ou l'enveloppe du câble à tester. On peut également utiliser l'invention en relation avec un appareil d'essai diélectrique à sec du type à ionisation. Dans ce cas, l'électrode de contrôle n'est pas en contact avec le câble et est constituée d'un tube cylindrique à travers lequel peut défiler le câble. On a choisi comme exemple de tension disruptive 6 kV, mais il est bien clair que n'importe quelle tension disruptive peut être adoptée, selon la tension de fonctionnement de l'appareil d'essai et les exigences de précision requises pour le test. Il suffit pour cela d'adapter le diamètre des sphères ou hémisphères de l'éclateur et la distance entre ces dernières en position de test. Par exemple, on peut choisir une tension disruptive égale, si la sécurité des utilisateurs le permet, à la tension de fonctionnement. Ainsi, le test fournit également une information relativement précise quant à la valeur de la tension appliquée à l'électrode de contrôle. On peut encore perfectionner la mesure de la tension appliquée à l'électrode de contrôle en permettant à l'hémisphère mobile d'occuper plus de deux positions. Ainsi, en munissant par exemple la tige de commande de l'hémisphère mobile de graduations représentant différents écartements entre les deux hémisphères, c'est-à-dire différentes tensions de claquage, et en contrôlant le bouton poussoir au moyen d'une vis micrométrique, on peut préciser la valeur de la tension appliquée à l'électrode de contrôle. Selon un perfectionnement supplémentaire, il est possible d'enregistrer par tout moyen adapté les résultats des tests effectués. Notamment, lorsqu'un test qualitatif est réalisé périodiquement, on peut obtenir un enregistrement donnant l'état de l'électrode de contrôle (par exemple bon ou mauvais selon qu'une tension est ou non appliquée) ; lorsqu'un test quantitatif donnant la valeur de la tension appliquée à l'électrode de contrôle est effectué, on peut obtenir par exemple une courbe donnant la valeur mesurée de la tension en fonction du temps. Les électrodes de test peuvent être sphériques, hémisphériques ou quelconques du moment que leurs parties en regard présentent un rayon de courbure suffisant pour éviter l'effet de pointe et permettre la production d'une décharge électrique. Enfin, on pourra remplacer tout moyen par un moyen équivalent sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1/ Appareil d'essai diélectrique à sec destiné à tester un câble comportant au moins un conducteur métallique interne (31) et une gaine isolante (32), ledit appareil comprenant - un boîtier métallique (2) relié à la masse et audit conducteur (31), - une électrode (3), appelée électrode de contrôle, interne audit boîtier (2), isolée électriquement dudit boîtier et reliée à un circuit de mise sous tension, ledit appareil pouvant être lui-même testé par un éclateur (10) comportant deux électrodes (11, 11') dites de test situées en regard l'une de l'autre, avec leurs parties en regard l'une de l'autre hémisphériques, caractérisé en ce que ledit éclateur (10) est intégré dans ledit boîtier (2), une première desdites électrodes de test (11) étant mécaniquement solidaire et en contact électrique avec ladite électrode de contrôle (3), et la seconde desdites électrodes de test (11') étant portée par ledit boîtier (2), en contact électrique avec ce dernier et montée mobile entre au moins une position dite de test et une position dite de repos. 2/ Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que la position de ladite seconde électrode de test (11') est commandée depuis l'extérieur dudit boîtier (2) au moyen d'un bouton poussoir (13, 15, 16, 17). 3/ Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que chacune desdites positions de test correspond à une tension disruptive prédéterminée à laquelle doit se produire l'amorçage d'un arc électrique entre lesdites électrodes de test (11, 11') lorsque ladite électrode de contrôle (3) est mise sous tension. 4/ Appareil selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que ledit bouton poussoir (13, 15, 16, 17) est commandé manuellement. 5/ Appareil selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que ledit bouton poussoir (13, 15, 16, 17) est commandé par un moteur lui imposant des mouvements de va-et-vient. 6/ Appareil selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que ledit bouton poussoir (13, 15, 16, 17) est solidaire d'une vis micrométrique permettant de positionner précisément ladite seconde électrode de test (11') dans l'une desdites positions de test. 7/ Appareil selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il est en outre muni de moyens pour enregistrer les résultats des tests effectués par ledit éclateur à perles. 8/ Appareil selon l'une des revendication 1 à 7 caractérisé en ce qu'il est d'un type choisi parmi le type à boîte à perles, à boîte à ressorts, à boîte à brosse métallique et à ionisation.