Brevet FR2709861A1 — publié le 19950317

LIMITEUR DE COURANT INDUCTIF. La présente invention se rapporte à un limiteur de courant et plus précisément à un limiteur de courant inséré en série dans une ligne de réseau électrique comprenant, par phase, en série avec un disjoncteur un agencement de bobine en matériau conducteur. De tels limiteurs connus sont relativement complexes. Ils comportent en général un certain nombre d'enroulements bobinées sur un noyau magnétique associé éventuellement à des enroulements supraconducteurs, comme décrit dans la demande de brevet français n"2 661 288 et dans la demande de certificat d'addition français n 2 663 475 déposées par la Déposante. La présente invention propose un limiteur de conception différente et de constitution particulièrement simple et efficace. Conformément à l'invention, l'agencement de bobine comporte des tronçons de bobine de révolution autour d'un axe vertical disposés de façon adjacente avec un espace les séparant et coopère avec une enceinte en matériau isolant remplie partiellement de poudre magnétique et au moins partiellement disposée dans cet espace, de telle façon que, lors d'une augmentation du courant dans la ligne, la poudre magnétique soit déplacée vers le haut et entraîne une augmentation de l'inductance de l'agencement de bobine. Il est connu qu'il faut augmenter très rapidement l'inductance du limiteur pour réduire le courant de courtcircuit. Par exemple, une augmentation de l'inductance de l'ordre de deux fois celle du limiteur en régime permanent permet de réduire dans certains cas le courant de courtcircuit de moitié. L'utilisation de la poudre magnétique attirée et déplacée très rapidement à partir d'un certain seuil de champ magnétique créé par l'agencement de bobine permet d'augmenter très vite l'inductance du limiteur. Selon un premier mode de réalisation préféré, l'agencement de bobine se compose d'une première bobine torique horizontale insérée en série dans la ligne et d'une seconde bobine torique horizontale, en court-circuit sur elle-même, intérieure et concentrique à la première bobine et l'enceinte est torique et partiellement disposée entre ces deux bobines. Avantageusement, l'enceinte est constitué d'un premier réservoir supérieur disposé entre les deux bobines et d'un second réservoir inférieur communiquant avec le premier réservoir et rempli de poudre magnétique. Selon un second mode de réalisation préféré, l'agencement de bobine se compose d'une bobine horizontale de section rectangulaire en forme de spirale et l'enceinte est également en forme de spirale et est partiellement disposée entre les spires de la spirale formée par la bobine. Avantageusement, l'enceinte est constitué d'un premier réservoir supérieur disposé entre les spires de la bobine et d'un second réservoir inférieur communiquant avec le premier réservoir et rempli de poudre magnétique. L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant que des modes de réalisation préférés de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un limiteur conforme à l'invention selon un premier mode de réalisation. La figure 2 est une vue de dessus d'un limiteur conforme à l'invention selon un second mode de réalisation. La figure 3 est une vue en coupe transversale de la figure 2. Comme représenté sur la figure 1, le limiteur est inséré en série dans une ligne de réseau électrique LL' et comprend, par phase, en série avec un disjoncteur 10 destiné à couper le courant résiduel après la limitation du courant de défaut, un agencement de bobine B1, B2 en matériau conducteur coopérant avec une enceinte 1 en matériau isolant remplie partiellement de poudre magnétique 4. L'agencement de bobine se compose d'une première bobine B1 torique horizontale de section rectangulaire insérée en série dans la ligne LL' et d'une seconde bobine B2 torique horizontale de section rectangulaire , en courtcircuit sur elle-même, intérieure et concentrique à la première bobine B1. Ces deux bobines B1, B2 peuvent avoir le même nombre de spires. L'enceinte 1 est torique et partiellement disposée entre ces deux bobines B1, B2. Elle est fermée et étanche, comporte des parois minces et lisses et est constituée d'un premier réservoir supérieur 3 disposé entre les deux bobines B1, B2 et d'un second réservoir inférieur 2 communiquant avec le premier réservoir 3 et rempli de poudre magnétique 4, par exemple de la limaille de fer relativement fine, jusqu'à un niveau A correspondant de préférence au niveau inférieur des bobines B1, B2. Avantageusement, il peut être utilisé comme poudre magnétique des matériaux ferrites sous forme de petites billes ou de petits bâtonnets, compte tenu de la faible densité des ferrites par rapport à la limaille de fer. Le fonctionnement de ce limiteur de courant est le suivant. En régime normal, le courant permanent circulant dans la ligne LL' et donc dans la première bobine B1 crée un courant induit dans la seconde bobine B2. Ce courant induit crée un flux magnétique dans cette seconde bobine B2 qui s'oppose à celui créé dans la première bobine B1. Le flux magnétique résultant à l'intérieur de la seconde bobine B2 est donc réduit et l'inductance Lg du limiteur reste faible en régime permanent. On obtient par exemple une chute inductive de tension aux bornes du limiteur de 3% de la tension nominale phaseterre. On a alors LOoI,=0,03 Un/ 0 , Un étant la tension nominale du réseau et In le courant nominale du réseau. Le champ magnétique au niveau A est relativement faible. L'attraction sur la poudre magnétique 4 est insuffisante pour la déplacer et elle reste immobile. Lors d'un défaut à la terre sur la ligne, le courant de court-circuit traversant la première bobine B1 augmente très vite. Lorsque le courant atteint par exemple environ 3 fois le courant nominal Int il y a attraction forte de la poudre magnétique 4 qui monte très rapidement dans l'enceinte 1 et atteint le réservoir supérieur 3. Elle capte alors et concentre le flux d'induction et forme ainsi un écran magnétique qui réduit fortement l'influence de la première bobine B1 sur la seconde bobine B2. Le couplage magnétique entre les deux bobines B1, B2 devient alors très lâche. La présence de la poudre magnétique à l'intérieur de la première bobine B1 entraîne une forte augmentation de son inductance et donc une limitation efficace du courant de court-circuit. Par exemple environ 30 millisecondes après le défaut, le disjoncteur 10 coupe le courant résiduel. Il n'y a donc plus de courant dans la première bobine B1, le champ magnétique est également annulé et la poudre tombe dans le réservoir inférieur 2 sous l'effet de la pesanteur. Avantageusement, il est possible de mélanger la poudre magnétique 4 avec un liquide isolant par exemple de l'huile, afin d'obtenir une surface bien plane de la poudre 4 au repos. Selon un autre mode de réalisation, représenté sur les figures 2 et 3, l'agencement de bobine se compose d'une bobine B horizontale en forme de spirale et de relativement faible hauteur. Par exemple, l'entrée du courant E se fait à la périphérie de la spirale et la sortie S au centre de celle-ci. L'écartement d entre deux spires de la bobine B peut être constant, mais, de préférence, il augmente en approchant du centre de la bobine B, où le champ magnétique est plus élevé dans le cas d'une bobine classique. Par contre dans le cas d'un solénoïde, le champ magnétique est inférieur au niveau du centre de la spirale formée par celui-ci. L'enceinte 5 est également en forme de spirale et est partiellement disposée entre les spires de la bobine B. L'enceinte 5 est constituée de façon analogue à celle décrite précédemment et comporte un premier réservoir supérieur 6 disposé entre les spires de la spirale formée par la bobine B, de façon à épouser l'espace entre ces spires, et un second réservoir inférieur 7 communiquant avec le premier réservoir 6 et rempli de poudre magnétique 4, jusqu'à un niveau A correspondant de préférence au niveau inférieur de la bobine B. Le fonctionnement de cette autre variante est analogue à celui déjà décrit de la précédente variante. Lorsque le courant de court-circuit dépasse un certain seuil par exemple 3 fois le courant nominal, la poudre magnétique est fortement attirée et monte dans tous les espaces entre spires de la spirale formée par la bobine B. L'inductance du limiteur augmente alors très rapidement, compte tenu de la faible hauteur de la bobine B. Selon l'importance de la tension du réseau, plusieurs limiteurs tels que précédemment décrits peuvent être disposés en série. Dans le cas de grands courants nominaux, les bobines sont disposées dans un fluide isolant de refroidissement. REVENDICATIONS 1) Limiteur de courant inséré en série dans une ligne de réseau électrique (LL') comprenant, par phase, en série avec un disjoncteur (10) un agencement de bobine en matériau conducteur, caractérisé en ce que cet agencement de bobine comporte des tronçons de bobine de révolution autour d'un axe vertical disposés de façon adjacente avec un espace les séparant et coopère avec une enceinte en matériau isolant remplie partiellement de poudre magnétique et au moins partiellement disposée dans cet espace, de telle façon que, lors d'une augmentation du courant dans la ligne, la poudre magnétique soit déplacée et entraîne une augmentation de l'inductance de l'agencement de bobine. 2) Limiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agencement de bobine se compose d'une première bobine (B1) torique horizontale insérée en série dans la ligne (LL') et d'une seconde bobine (B2) torique horizontale, en court-circuit sur elle-même, intérieure et concentrique à la première bobine (B1) et en ce que l'enceinte (1) est torique et partiellement disposée entre ces deux bobines (B1, B2). 3) Limiteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'enceinte (1) est constitué d'un premier réservoir supérieur (3) disposé entre les deux bobines (B1, B2) et d'un second réservoir inférieur (2) communiquant avec le premier réservoir (3) et rempli de poudre magnétique (4). 4) Limiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agencement de bobine se compose d'une bobine horizontale (B) en forme de spirale et en ce que l'enceinte (5) est également en forme de spirale et est partiellement disposée entre les spires de la spirale formée par la bobine (B). 5) Limiteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'enceinte (5) est constitué d'un premier réservoir supérieur (6) disposé entre les spires de la bobine (B) et d'un second réservoir inférieur (7) communiquant avec le premier réservoir (6) et rempli de poudre magnétique (4). 6) Limiteur selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la poudre magnétique est constituée de petites billes ou de petits bâtonnets en ferrite.