Brevet FR2725790A1 — publié le 19960419

DisDositif Dour la mesure de la variation de résistance d'au moins un câble électriaue. L'invention se rattache au secteur technique des appareils électriques de mesure. Le problème que se propose de résoudre l'invention, est de pouvoir mesurer les variations de résistances des câbles de très forte section, tels que ceux employés dans les fours de sidérurgie. De tels cables peuvent véhiculer jusqu'à 30.000 ampères par câble, chaque phase pouvant présenter quatre câbles. Au cours des années de fonctionnement, les câbles s'usent, de sorte que les brins qui les composent se cassent, pouvant ainsi entrainer la coupure du câble considéré, si cette usure n'est pas détectée suffisamment tôt. Dans cette hypothèse, les autres câbles de la phase vont véhiculer une intensité plus importante, entrainant une surcharge. II peut en résulter que la totalité des câbles d'une même phase casse, si le phénomène d'usure n'est pas détecté à temps. On conçoit les conséquences qui peuvent en résulter dans le cas d'un four, pendant l'opération de coulée. Or, on sait que plus la section d'un câble diminue, plus sa résistance augmente. Dans ces conditions, comme indiqué précemment, si les brins du câble se coupent, sa section diminue. II convient donc de mesurer sa résistance. Cependant, cette mesure de résistance pose de réels problèmes. En effet, il est difficilement envisageable de déconnecter le câble pour procéder à la mesure. II peut également être envisagé de mesurer le courant alternatif passant dans chaque câble, lors du fonctionnement du four et de calculer sa résistance par la loi d'OHM, après avoir mesuré la tension aux bomes des câbles. On a proposé, pour effectuer cette mesure d'utiliser des bobines de ROGOWSKY. Cette mesure s'effectue donc en alternatif. Les résultats obtenus ne sont pas satisfaisants et suffisamment fiables, car une telle méthode permet de mesurer essentiellement le courant apparent, alors qu'une variation du courant actif est imperceptible. II parait donc avantageux de calculer la résistance du câble par la loi d'OHM, mais en utilisant une alimentation en courant continu. Par exemple, on peut utiliser un shunt monté en série avec le câble, supprimant ainsi tout phénomène d'impédance. Toutefois, un shunt est d'un coût de revient élevé. En outre, cette méthode est difficilement utilisable dans le cas d'une installation déjà existante. II pourrait également être envisagé d'utiliser une pince ampermétrique pour courant continu. Cette solution n'est pas applicable dans le cas de câbles de forte section. L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients, de manière simple, sûre, efficace et rationnelle. Le problème que se propose de résoudre l'invention, est de mesurer la résistance d'un récepteur résistif, notamment de câbles de forte section pouvant être montés en parallèle, au moyen d'un appareil, en mettant en oeuvre le principe suivant: - injection d'un courant continu, dans l'installation, le four étant hors tension, - mesure de la répartition du courant dans les différents conducteurs à surveiller, - mesure de la tension aux bornes de l'ensemble, - application de la loi d'OHM, pour mesurer la résistance de chaque récepteur (câbles). Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un dispositif qui comprend une sonde à effet hall, montée en combinaison avec un circuit magnétique logé dans un élément protecteur isolant avec capacité de déformation élastique en étant apte à enserrer la section du câble à mesurer, des moyens pour mesurer la tension aux bornes du câble à surveiller, des moyens pour calculer la valeur de la résistance, en appliquant la loi d'OHM. Pour résoudre le problème posé de concentrer et de canaliser le champ magnétique, le circuit magnétique est composé de deux séries indépendantes de tôles magnétiques allongées reliées de part et d'autre de la sonde en étant cintrées, pour être positionnées, en recouvrement à l'intérieur de l'élément protecteur avec capacité de coulissement relatif. Pour résoudre le problème posé d'obtenir un ensemble flexible, le recouvrement s'effectue sur sensiblement le tiers de la circonférence délimitée par les tôles du circuit magnétique. Pour résoudre le problème posé de permettre l'isolement de la sonde et de la partie magnétique par rapport au câble, tout en permettant une certaine élasticité et le glissement des tôles magnétiques les unes par rapport aux autres, I'élément protecteur est un tube en matière souple et isolante notamment en silicone. Pour résoudre le problème posé d'assurer la liaison entre la sonde à effet hall et le circuit magnétique, le tube est fixé, d'une manière démontable, en formant un bracelet, à chaque extrémité d'agencements aptes à assurer un contact intime entre la sonde et les tôles et la liaison électrique de la ladite sonde, avec un conducteur relié à un appareil de mesure du courant notamment. Les agencements sont constitués par des plaques de circuits imprimés, disposés dans deux plans sensiblement parallèles, et fixés aux extrémités des tôles, de manière à assurer le contact intime desdites tôles avec la sonde, en combinaison avec des cales d'épaisseur. Les jonctions de la sonde sont soudées sur des parties de l'une des plaques des circuits imprimés. Compte-tenu de ces dispositions, soit le bracelet est monté dans une gorge périphérique formée dans l'âme conductrice du câble, dont l'extrémité est agencée pour permettre la sortie du conducteur de liaison avec l'appareil de mesure, ledit bracelet étant recouvert par la gaine isolante du câble, en combinaison avec un élément de serrage, soit le bracelet est monté à l'extérieur de la gaine isolante du câble, et est logé dans un fourreau externe en matière isolante. L'invention est exposée, ci-après plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective d'un élément essentiel du dispositif de mesure. La figure 2 est une vue en plan correspondant à la figure 1. La figure 3 est, à une échelle plus importante, une vue en coupe considérée selon la ligne 3.3 de la figure 2. La figure 4 est une vue de dessus correspondant à la figure 3. La figure 5 est une vue montrant un exemple d'une installation de câblage pour la mesure de deux câbles en parallèle. La figure 6 est une vue montrant le synoptique pour le traitement des données. La figure 7 est une vue en coupe à caractère schématique, montrant le prééquipement d'un câble avec la sonde selon l'invention La figure 8 est une vue à caractère schématique, montrant un câble existant, équipé de la sonde de mesure. Selon l'invention, le dispositif de mesure met en oeuvre une sonde à effet hall, montée en combinaison avec un circuit magnétique désigné dans son ensemble par (CM). L'ensemble est monté dans un élément protecteur souple (2), en matière isolante et avec capacité de déformation élastique, pour former un bracelet ou tore apte à enserrer la section du câble à mesurer. Comme il sera indiqué, dans la suite de la description, la sonde (1) est reliée à un ensemble de mesure et de traitement du signal. L'élément protecteur (2) est constitué par un tube en matière souple isolante, notamment en silicone. Le circuit magnétique (CM) est composé de deux séries indépendantes de tôles (3) et (4). Chaque série se compose de plusieurs tôles (3a) (3b) (3c)... (4a) (4b) (4c). La série de tôles (3) est reliée, d'un côté de la sonde à effet hall (1), tandis que la série de tôles (4) est reliée de l'autre côté de la sonde. Les tôles sont cintrées pour être positionnées en recouvrement, à l'intérieur de l'élément protecteur (2), avec capacité de coulissement relatif en formant une boucle fermée. Les extrémités libres des tôles (3a) (3b) (3c)... et (4a) (4b) (4c) sont en position de recouvrement sur très sensiblement le tiers de la circonférence formée. Le tube (2) est fixé de manière démontable en formant un bracelet, à chaque extrémité d'agencement, apte à assurer un contact intime entre la sonde (1) et les tôles (3a) (3b) (3c)... et (4a) (4b) (4c). Dans ce but, et comme le montre la figure 3, cette liaison s'effectue au moyen de deux plaques de circuits imprimés (5) et (6) en combinaison avec des câles d'épaisseur (7) et (8). Les deux plaques (5) et (6) sont disposées parallèlement et fixées au moyen de rivets (9), dans l'épaisseur des extrémités des tôles (3a) (3b) (3c)... et de la câle d'épaisseur (7) ainsi que dans l'extrémité des tôles (4a) (4b) (4c) et de la câle d'épaisseur (8). Ce serrage a pour effet d'assurer un contact intime de l'extrémité libre des tôles (3a) (3b) (3c)... (4a) (4b) (4c), avec le circuit (la) de la sonde à effet hall. Les jonctions (lob) (toc) (nid) de la sonde sont reliées par soudure notamment, sur une partie (5a) de l'une des plaques de serrage (5). Cette partie (5a) permet également la liaison d'un conducteur (10) avec un appareil de mesure du courant notamment. Les extrémités (2a) et (2b) du tube silicone (2) sont emmanchées à force, sur les plaques (5) et (6). Compte-tenu de ces dispositions, la sonde peut être déformée diamétralement, compte-tenu de l'élasticité du tube protecteur en silicone et de l'imbrication des tôles du circuit magnétique, avec capacité de déplacement relatif. La figure 5 montre un exemple d'installation pour la mesure de la variation de résistance, de deux câbles en parallèle (C1) et (C2) de forte section. Les câbles sont reliés à une alimentation en courant continu (A), de l'ordre de 30 ampères. En outre, les câbles sont reliés à un appareil amplificateur (B) de mesure de la tension. L'appareil, selon l'invention, enserre la section du câble considéré, et est relié par le conducteur (10), à un appareil amplificateur (C) de mesure du courant. Une alimentation stabilisée (D) relie les appareils amplificateur de mesure de tension et de courant. Dans ces conditions, chaque sonde permet de mesurer le champs magnétique induit du courant avec le circuit à effet hall. Dans le cas de l'application du dispositif à la mesure de la résistance de câbles électriques devant alimenter des fours, on peut envisager le traitement des données par voies informatiques. La figure 6 montre un exemple de synoptique correspondant. L'unité centrale (CU) met en oeuvre un logiciel de mesure de résistance de câble. L'interface (I) est une carte d'acquisition et de conversion analogique numérique, des mesures en provenance des sondes et de contrôle de différents contacteurs, permettant l'alimentation des amplificateurs de mesure de tension et de courant. Un bloc d'alimentation (D) est relié aux amplificateurs de tension de mesure et de courant. Les câbles à mesurer sont désignés par (C1), les appareils de mesure de la résistance par (S), le four par (F), tandis que (P) désigne des capteurs pour la détection du fonctionnement du four et de la position des électrodes. A noter que l'ensemble des éléments de mesure et de traitement peut être intégré dans une unité portable. Le dispositif de mesure, selon les caractéristiques de l'invention, peut être utilisé sur des câbles d'une installation déjà existante, sans aucun démontage de ces derniers, ou bien équiper dès l'origine, les câbles. Dans le cas d'une installation existante, la sonde (1) enserre la section de la gaine isolante du câble et peut être logée dans un fourreau externe (11), en matière isolante (figure 8). Le fourreau (11) coopère avec tout moyen de serrage amagnétique. Dans le cas où l'on souhaite équiper dès l'origine un câble, le tube (2), avec la sonde (1) et son circuit magnétique (CM), sont montés dans une gorge périphérique formée dans l'âme conductrice du câble (C1). L'extrémité du câble est agencée pour permettre la sortie du conducteur de liaison (9) avec l'amplificateur de mesure. L'ensemble est recouvert par la gaine isolante (G) du câble, en combinaison avec un élément de serrage (figure 7). A noter qu'après mise en place de la sonde, cette dernière peut être fixée à demeure pour être indémontable. Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne et on rappelle: - I'efficacité de la mesure obtenue, - la facilité de mise en oeuvre, - la souplesse d'utilisation, - la possibilité d'utiliser l'appareil sur une installation déjà existante. REVENDICATIONS -1- Dispositif pour la mesure de la variation de résistance d'au moins un câble électrique, caractérisé en ce qu'il comprend une sonde à effet hall (1), pour permettre la mesure du courant passant dans le câble, ladite sonde étant montée en combinaison avec un circuit magnétique (CM) logé dans un élément protecteur isolant (2) avec capacité de déformation élastique en étant apte à enserrer la section du câble à mesurer, des moyens pour mesurer la tension aux bornes du câble à surveiller, des moyens pour calculer la valeur de la résistance, en appliquant la loi d'OHM. -2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit magnétique (CM) est composé de deux séries indépendantes de tôles magnétiques allongées (3) (4) reliées de part et d'autre de la sonde (1) en étant cintrées, pour etre positionnées, en recouvrement à l'intérieur de l'élément protecteur avec capacité de coulissement relatif. -3- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le recouvrement s'effectue sur sensiblement le tiers de la circonférence délimitée par les tôles (3) (4) du circuit magnétique. -4- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément protecteur (2) est un tube en matière souple et isolante notamment en silicone. -5- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le tube (2) est fixé, d'une manière démontable, en formant un bracelet, à chaque extrémité d'agencements (5) (6) aptes à assurer un contact intime entre la sonde et les tôles et la liaison électrique de la ladite sonde, avec un conducteur (10) relié à un appareil de mesure du courant notamment. -6- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les agencements sont constitués par des plaques (5) (6) de circuits imprimés, disposés dans deux plans sensiblement parallèles, et fixées aux extrémités des tôles (3) (4), de manière à assurer le contact intime desdites tôles avec la sonde (1), en combinaison avec des cales d'épaisseur. -7- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les jonctions de la sonde (1) sont soudées sur des parties (5a) de l'une des plaques (5) des circuits imprimés. -8- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble du circuit magnétique (CM) avec la sonde (1) et l'élément protecteur (2) est monté dans une gorge périphérique formée dans l'âme conductrice du câble, dont l'extrémité est agencée pour permettre la sortie du conducteur de liaison avec l'appareil de mesure, ledit ensemble étant recouvert par la gaine isolante du câble, en combinaison avec un élément de serrage. -9- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble du circuit magnétique (CM) avec la sonde (1) et l'élément protecteur (2) est monté à l'extérieur de la gaine isolante du câble, et est logé dans un fourreau externe (11) en matière isolante maintenu en place par un élément de serrage.