Brevet FR2714733A1 — publié le 19950707

La présente invention concerne un dispositif de localisation de défauts sur cables électriques de chauffage. II existe deux types de câbles: I'un monofilaire, I'autre coaxial . Le câble monofilaire est enrobé d'isolant; on appellera ame le conducteur. Le cable coaxial est composé d'un conducteur central enrobé d'isolant, lui même contenu dans une gaine métallique tubulaire, elle même enrobée d'isolant. On appellera âme le conducteur central dans lequel circule le courant de chauffe, et gaine le conducteur de protection qui est relié à la terre de chaque coté du câble. Par la suite, les extrémités du câble seront appelées ame gauche, gaine gauche et ame droite, gaine droite. La localisation est traditionnellement effectuée, soit par la mesure de résistance à l'aide d'un pont de Wheatstone compensé, soit à l'aide d'une caméra sensible aux infra-rouges. La localisation par mesure de résistance est peu précise pour trois raisons: - incertitude sur la mesure, - non conformité de la pose réelle par rapport aux plans, - plans de pose inexistants. La localisation par la caméra à infra-rouge présente les inconvénients suivants: - l'équipement est couteux, - I'utilisation est limitée aux cables coaxiaux avec défauts de court-circuit, - le temps de localisation est important à cause du temps de chauffe nécessaire à l'obtention du signal, - en cas de détection difficile, le cable risque d'etre surchauffé et fragilisé, - la localisation des défauts de coupure franche est impossible. Le dispositif, selon l'invention, permet de remédier à ces inconvénients. II comporte, selon une première caractéristique, un générateur de soudage destiné à affranchir les défauts des cables coaxiaux en respectant les caractéristiques tension et intensité du cable chauffant. II s'agit d'un transformateur d'isolement à fuite magnétique dont la tension de sortie à vide peut être fixe ou variable. L'application de la tension issue du générateur de soudage provoque un courtcircuit entre l'âme et la gaine du câble coaxial au niveau du défaut. Lorsque le court-circuit est établi, le courant injecté dans le cable est limité instantanément et automatiquement entre un et trois Ampères, soit une intensité inférieure à celle admissible par tout type de câble. La tension est appliquée pendant un temps très court, de l'ordre de un dixième à cinq secondes, et ne dépasse pas sept cents Volts Efficaces. Le temps et la tension sont donnés à titre indicatif et ne sont pas limitatifs. Selon un mode particulier de réalisation, le générateur de soudage peut être remplacé par un dispositif électronique présentant les qualités identiques de réduction du courant de court-circuit et d'isolement par rapport au réseau (type onduleur) ; la tension de sortie sera altemative et/ou continue. Selon une seconde caractéristique, le dispositif comporte un générateur basses-fréquences, appelé par la suite générateur BF, et son récepteur associé particulièrement adapté à la détection de court-circuits sur les câbles coaxiaux. Le générateur BF est constitué d'un oscillateur réglable sur les fréquences audibles: la forme du signal peut etre sinusoldale ou carnée. Le signal est ensuite amplifié. La puissance délivrée est réglable de zéro à cinquante Watts, à titre indicatif selon la sensibilité du récepteur. Une lampe à filament tungstène disposée en série avec la charge limite le courant de courtcircuit à un Ampère : elle peut être mise ou non en service. Le récepteur BF est composé: - d'un capteur à effet Hall ou d'une bobine de fil fin enroulée sur un mandrin en fer doux, - d'un amplificateur à gain réglable, - d'un écouteur de type HP ou casque. Selon un mode de réalisation, le récepteur BF peut comporter un filtre de réjection cinquante Hertz etlou un filtre passe-bande. Les filtres sont commutables et permettent de s'affranchir des inductions dues aux câbles du réseau cinquante Hertz etlou des inductions dues aux interférences diverses. Lorsque le signal BF est appliqué entre l'âme et la gaine du câble coaxial en défaut, il est perceptible à faible intensité de chaque coté du câble jusqu'au défaut, où l'intensité du signal sonore augmente brutalement: en effet, au point de défaut, le court-circua se comporte comme une spire induisant une tension importante dans le capteur du recepteur BF. Après le défaut, il n'y a plus aucun signal. La précision de repérage du défaut est de l'ordre du centimètre pour un câble recouvert de cinq centimètres de béton ; elle est comprise entre un et cinq centimètres lorsque la hauteur de béton est de vingt centimètres. Selon une troisième caractéristique, le dispositif comporte un générateur de traçage appelé générateur HF et son récepteur associé adapté au traçage précis et'ou à la détection des ruptures sur tout type de câble. Le générateur fonctionne à fréquences élevées, cinquante kilohertz à titre indicatif. Ce générateur est composé d'un oscillateur, d'un modulateur à fréquence audible, d'un amplificateur réglable de zéro à cinquante Watts. L'amplificateur peut être celui utilisé pour le générateur BF à condition que la bande-passante soit suffisante. Le récepteur HF est constitué: - d'une bobine longue et d'un condensateur d'accord ou bien d'un capteur à effet Hall, - - d'un étage émetteur-suiveur composé d'un transistor à effet de champ, transformateur d'impédance, - d'un démodulateur à diode, - d'un potentiomètre de réglage de sensibilité, - d'un amplificateur audio suivi d'un casque d'écoute. Selon un mode particulier de réalisation, le générateur HF est inclus dans le même boitier que le générateur BF. L'amplificateur large bande étant commun aux deux générateurs, un simple commutateur permet de passer d'un signal à l'autre sur le même câble de sortie. Le signal du générateur HF est appliqué soit à l'âme, soit à la gaine du cable en défaut. Dans le cas d'une coupure, le signal est appliqué en antenne, la masse du générateur étant reliée à celle du bâtiment. La perte capacitive due à la fréquence du signal entraine un courant suffisant dans le cable ce qui autorise un traçage très précis, de l'ordre du centimètre, pour un cable recouvert de trente centimètres de béton. Le traçage se fat en orientant et en déplaçant la bobine du récepteur HF jusqu'à l'obtension du signal maximum qui a lieu lorsque la génératrice de la bobine est au centre, et perpendiculaire à la direction du câble. Lorsque le câble est coupé, le signal cesse à quelques centimètres de la rupture. Un traçage effectué depuis chaque extrémité permet de localiser précisémment le défaut. Les trois exemples suivant illustrent le fonctionnement de l'ensemble. EXEMPLE 1: : soit un câble chauffant coaxial de 100 mètres qui présente un défaut de court-circuit aprés perçage de la dalle pour la pose d'une cheville ; il n'existe pas de plan d'installation. La mesure à l'ohmmètre entre l'âme et la gaine donne 25 Ohms coté D(droit) et 12 Ohms coté G(gauche). Le câble n'est pas coupé. Sans entrer dans le détail, on peut calculer la position du défaut situé plus près du coté G que du coté D; la distance Lg au point G peut être évaluée de la façon suivante: Lg = 100*12/(25+12) = 32,4 m Comme nous n'avons pas le plan de l'installation, nous utilisons le générateur HF depuis le coté G et nous traçons le câble dans la zone 30 à 35 mètres. Ensuite, nous utilisons le générateur BF branché entre âme et gaine coté G, et à l'aide du récepteur BF, en longeant le câble tracé précédemment, nous repérons précisement la position du défaut. Pour vérification, nous branchons le générateur BF coté D, et si le point de défaut est vérifié, c'est qu'il n'y a qu'un seul défaut sur le câble. EXEMPLE 2 : soit un câble de 100 mètres de longueur coupé. La mesure à l'ohmmètre indique 10 Mohms entre âme et gaine coté G et coté D; il n'y a pas de continuité entre l'âme G et l'âme D, ni entre la gaine G et la gaine D. Nous branchons le générateur HF en antenne coté G sur l'âme et nous suivons le câble sur 10 mètres; ensuite, nous branchons le générateur HF en antenne coté D sur l'âme et nous suivons le câble à l'aide du récepteur sur 90 mètres environ; ; nous nous retrouvons à quelques centimètres près sur le point précédent. En augmentant la puissance de l'émetteur et la sensibilité du récepteur, nous pouvons affiner la localisation du défaut. EXEMPLE 3: soit un câble de 100 mètres de longueur présentant un défaut d'isolement de 0,1 Mohms entre l'âme et la gaine coté G et coté D, mais dont l'âme et la gaine sont continus. La résistance entre l'âme D et l'âme G est de 45 Ohms. Nous branchons le générateur de soudage pendant 3 secondes entre l'âme G et l'âme D. Une seconde mesure à l'ohmmètre indique une résistance de défaut enntre l'âme G et la gaine G de 4,5 Ohms. Le câble est en court-circuit à environ 10 % de sa longueur à partir du coté G. Nous procédons de la même façon que pour l'exemple 1 et nous trouvons le défaut à 4 mètres du coté G. REVENDICA flONS 1.Dispositif de recherche de défaut sur câble chauffant caractérisé en ce qu'il comprend un générateur de soudage, un générateur BF et son récepteur associé, un générateur HF et son récepteur associé de sorte qu'après soudure du défaut si il y a lieu, à l'aide du générateur de soudage, etlou traçage du défaut à l'aide du générateur HF et de son récepteur si il y a lieu, la localisation précise est effectuée à l'aide du générateur BF et de son récepteur en cas de court-circua. Dans le cas de rupture sans court-circuit, la localisation est effectuée à l'aide du générateur HF et de son récepteur. 2.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les générateurs HF et BF sont inclus dans le même boitier. 3.Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'amplificateur large bande situé dans le meme boitier est commun aux générateurs HF et BF. 4.Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le boiter contenant l'appareillage possède un commutateur permettant d'alimenter par simple inversion, la sortie en HF ou en BF. 5.Dispositif selon la revendication 1, caractérise en ce que le capteur du récepteur BF peut etre soit une bobine d'induction, soit un capteur à effet Hall. 6.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur du récepteur HF peut etre soit une bobine d'induction, soit un capteur à effet Hall. 7.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par l'emploi d'un transformateur d'isolement à fuite magnétique afin de limiter le courant de court-circuit lors de raffranchissement du défaut. 8.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par l'emploi en lieu et place du transformateur à à fuite d'un générateur tensionicourant électronique avec limitation du courant de court-circuH.