Brevet FR2975232A1 — publié le 20121116

DISPOSITIF PERMETTANT DE SIGNALER LE COUPLE DE SERRAGE D'UNE BORNE A VIS DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne le contrôle de l'efficacité du serrage d'une borne à vis raccordant au moins un conducteur électrique à une plage conductrice d'un appareil électrique. Elle vise plus précisément à signaler un éventuel échauffement autour du raccordement d'un 10 appareil électrique. En particulier, l'invention se rapporte à un dispositif de signalisation d'un défaut du couple de serrage de la vis, dispositif qui peut être indépendant ou intégré à une borne, par exemple à rattrapage de fluage. ETAT DE LA TECHNIQUE 15 Les bornes de raccordement de câbles peuvent avoir tendance à se desserrer après une longue période de service, et ce desserrage engendre des échauffements importants dans les appareils électriques, qui peuvent entraîner un amorçage. Pour surveiller ce phénomène afin de procéder à des resserrages éventuels, le document EP 1 531 519 propose l'ajout 20 d'un système indicateur de la qualité du serrage, en particulier un levier prenant deux positions. Le document JP 5234493 propose quant à lui d'inclure un interrupteur réagissant à une augmentation de température dans un couvercle adapté au-dessus des bornes ; ce dispositif n'est cependant pas très précis et réagit globalement à la température moyenne au niveau de l'ensemble de bornes. Par ailleurs, ces solutions doivent être intégrées à chaque 25 appareil. Pour éviter le desserrage lui-même, des bornes dans lesquelles des moyens compensent le fluage ont été développées. Ainsi, le document EP 1 271 697 présente une borne à vis avec une cage de connexion et une vis coopérant avec un orifice taraudé de la cage, comprenant 30 en outre une pièce de pression élastique apte à emmagasiner une énergie de serrage qui s'applique sur le conducteur électrique : une mise en pression permet, par l'appui exercé sous la tête de vis, d'éviter le desserrage de la borne et/ou de rattraper le fluage du 2806 LPu conducteur serré par la borne. Cependant, même alors, l'opérateur n'a aucune indication pratique sur la position réelle, à tout instant, de la vis et il reste seul juge du serrage appliqué au conducteur électrique et donc de la pression de contact : cette ignorance peut le conduire à certains tâtonnements, au détriment de la durée des opérations. Par ailleurs, du fait qu'aucune indication du couple de serrage effectif n'est disponible, par crainte de fluage, l'opérateur peut être amené à régulièrement vérifier le serrage des bornes, bien que le fluage ait de fait été compensé. Il a alors été proposé dans la demande de brevet intercalaire FR 10 01843 d'intégrer des moyens permettant d'identifier le serrage effectif 10 de la borne. Cependant, ici encore, les moyens prévus sont intégrés à chaque bornier. EXPOSE DE L'INVENTION Parmi autres avantages, l'invention vise à pallier cet inconvénient dans les systèmes de 15 raccordement, et à proposer un dispositif permettant la signalisation du couple de serrage d'une borne. Sous un de ses aspects, l'invention est relative à un dispositif de signalisation de l'échauffement effectif au niveau d'une borne à vis d'un appareil électrique. A cette fin, 20 outre les moyens de mesure de la température au niveau de la borne, le dispositif comprend des moyens de mesure de la température ambiante, notamment un capteur de température mis en place sur une surface de son boîtier. Le dispositif est de préférence portable et peut être utilisé pour vérifier un parc d'appareils existants ; alternativement, il peut être intégré à un appareil. 25 Le dispositif selon l'invention est de préférence adapté pour tester simultanément une pluralité de bornes, en particulier trois. Pour chaque borne, le dispositif de signalisation selon l'invention comprend des moyens de mesure de la température au niveau de la vis, localisés à une extrémité d'une protubérance du boîtier du dispositif, la protubérance étant 30 adaptée à refermer l'orifice de manipulation de la vis de la borne testée : l'espace résiduel au-dessus de la vis de serrage de la borne devient clos, et sa température atteint rapidement une température stable, représentative du serrage de la borne. 2806 LPu Le dispositif selon l'invention comprend enfin des moyens de traitement adaptés pour signaler un échauffement déterminé par l'intermédiaire des moyens de mesure de la température. En particulier, les moyens de traitement comprennent des moyens de comparaison de la différence entre la température mesurée pour chaque borne et la température ambiante, correspondant à l'échauffement local de la borne, à un seuil, et des moyens pour indiquer le dépassement dudit seuil. De préférence, les moyens pour indiquer le dépassement du seuil permettent l'indication du dépassement par chacun des capteurs, par exemple par l'intermédiaire de diodes s'allumant au niveau de chaque borne. Le seuil peut être prédéfini dans les moyens de traitement, par exemple correspondant à une norme, tel que 40 K ; alternativement, une pluralité de seuils peuvent être disponibles, le dispositif selon l'invention comprenant alors des moyens de réglage qui permettent de sélectionner un desdits seuils et de l'utiliser dans les moyens de traitement. Dans cette configuration, il est avantageux que les moyens indicateurs précisent le seuil concerné par la détermination de l'échauffement. De préférence, les moyens de mesure sont des capteurs électroniques générant un courant image de la température cette solution permet d'alléger le traitement des signaux et donne des résultats plus rapides que les thermocouples. Avantageusement, les moyens de traitement comprennent en outre des moyens d'alimentation isolée. Pour que la mesure soit la plus rapide et précise possible, l'espace résiduel dans le logement des bornes au-dessus des vis est réduit, et les protubérances sont sous forme de tiges alignées au pas de l'appareil testé ; pour protéger les tiges et les capteurs, le boîtier comprend de préférence une partie saillante à la surface où sont localisées les protubérances, dont la longueur est supérieure à celle desdits protubérances. Pour s'adapter à plusieurs pas, il est possible d'utiliser des tiges souples ; alternativement, il est possible d'associer dans un ensemble, également objet de l'invention, le dispositif selon l'invention à un élément d'interface, par exemple sous la forme d'un bloc comprenant des passages traversants dont les orifices d'entrée et de sortie sont à des pas différents : les protubérances du dispositif selon l'invention sont insérées dans les orifices d'entrée, et les 2806 LPu orifices de sortie sont associés à des éléments protubérants permettant de refermer les logements au-dessus des vis. L'invention concerne ainsi un dispositif de signalisation de l'état du couple de serrage d'une borne à vis qui est mise en place dans un logement muni d'un orifice débouchant pour accéder à la vis de serrage, ledit dispositif comprenant un boîtier dont une première surface est munie d'une protubérance adaptée pour fermer l'orifice d'accès à la vis de serrage, des moyens de mesure de la température localisés à l'extrémité de la protubérance, des moyens de mesure de la température ambiante localisés sur une deuxième surface du boîtier, des moyens de traitement des températures mesurées comprenant des moyens de comparaison de la différence entre la température mesurée au niveau de la protubérance et la température ambiante à un seuil, et des moyens indicateurs déclenchés lorsque les moyens de comparaison ont détecté un dépassement du seuil par ladite différence BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et nullement limitatifs, représentés dans les figures annexées. La figure 1 montre un bornier sur lequel peut être mis en place un dispositif selon l'invention. Les figures 2A et 2B représentent un dispositif de signalisation selon un mode de 25 réalisation préféré de l'invention et son utilisation avec le bornier précédent. La figure 3 montre le traitement électronique dans un mode de réalisation préféré de l'invention. 30 La figure 4 montre un dispositif selon un autre mode de réalisation de l'invention. La figure 5 illustre une interface pour un ensemble selon l'invention. 2806 LPu 2975232 DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION PREFERE Le dispositif selon l'invention peut être adapté sur les différents appareils électriques au 5 niveau de leurs bornes de raccordement. La description qui en sera faite ci-après concerne un dispositif auxiliaire pour un appareil triphasé de pas standardisé, dans lequel trois bornes de raccordement sont accessibles par un orifice du boîtier de l'appareil au niveau de la vis de serrage. Cependant, il apparaîtra clairement que ce mode de réalisation n'est pas limitatif et que le nombre de bornes et/ou leur espacement sont uniquement illustratifs. 10 En particulier et tel qu'illustré dans les figures 1 et 2B, le dispositif selon l'invention peut être adapté pour mesurer un échauffement sur un bornier à rattrapage de flux, tel qu'illustré en figure 1. Comme également décrit dans le document EP 1 271 697, un tel bornier 10 comprend un boîtier 12 qui peut être inséré dans un évidement d'un appareil électrique. Le 15 boîtier 12 comprend trois logements 14 de section carrée, isolés l'un de l'autre par une paroi de séparation 16 comprenant un passage traversant 18 entre deux faces orthogonales à la paroi de séparation 16 et au niveau d'une extrémité, le passage 18 étant destiné au raccordement entre une plage fixe de l'appareil électrique pour lequel le bornier est destiné et un câble. Dans chaque logement 14 est mise en place une borne 20 comprenant une cage 20 22 et une vis de serrage 24, ainsi que, dans le mode illustré, des ailes 26 de rattrapage de flux. La face opposée du boîtier 12 opposée au passage 18 est munie, au niveau de chaque logement 14, d'un orifice 28 permettant l'actionnement de la vis 24. Les orifices 28 sont alignés, séparés d'un pas de l'ordre de 17 mm, et d'une taille permettant l'actionnement des vis, notamment de diamètre de l'ordre de 5 mm. Un dispositif de signalisation 30 selon l'invention est adapté pour mesurer, au niveau de chaque vis 24, la température, et à utiliser cette mesure pour indiquer l'échauffement effectif au niveau des bornes 20. Tel qu'illustré en figure 2A, avantageusement, le boîtier 32 du dispositif selon l'invention 30 est d'une taille permettant une manipulation aisée, en particulier son encombrement est de l'ordre de 50 X 50 X 50 mm (ou 55 en largeur pour s'adapter à la largeur d'un bornier 10 tel qu'illustré en figure 1). Le boîtier 32 comprend des moyens permettant de fermer au moins partiellement les passages localisés dans les 2806 LPu logements 14 au-dessus des vis 24 des bornes de serrage 20 ; en particulier, le boîtier 32 du dispositif selon l'invention 30 comprend trois protubérances 34 sensiblement cylindriques, de diamètre de l'ordre de 4 mm et espacées de 17 mm qu'il est possible de mettre en place dans les orifices 28. Les protubérances 34 sont associées à leur extrémité à des moyens de mesure de la température 36 qui peuvent ainsi être positionnés au plus près des vis 24 : notamment, les protubérances 34 sont des tiges rigides d'une longueur de l'ordre de 10 mm. Pour protéger les moyens de mesure 36, il est avantageux que le boîtier 32 comprenne une partie 38 saillante par rapport à la surface depuis laquelle s'étendent les tiges 34, sur une longueur supérieure à celle des protubérances 34 ; le boîtier 32 a ainsi la forme d'un L en coupe orthogonale à une tige 34, de sorte que, lorsqu'il est isolé, le dispositif selon l'invention puisse être placé sur toute surface sans que les moyens de mesure ne soient altérés par un contact avec ladite surface. Le boîtier 32 comprend par ailleurs un logement pour des moyens de traitement 40, par 15 exemple une carte électronique, auxquels sont transmises les valeurs mesurées Ti par les capteurs de température 36. Le dispositif selon l'invention 30 comprend également des deuxièmes moyens de mesure 42 adaptés pour déterminer la température ambiante To afin d'obtenir une valeur effective 20 de l'échauffement. Les deuxièmes moyens de mesure 42 sont de préférence identiques aux moyens de mesure associés aux vis 24 de façon à limiter tout biais, et sont avantageusement localisés sur une face du boîtier 32 opposée à celle portant les protubérances 34 du dispositif 30 selon l'invention, zone la moins altérée par le fonctionnement de l'appareil électrique dont les bornes sont testées. L'information fournie 25 par ces deuxièmes moyens de mesure 42 est transmise également aux moyens de traitement 40. Les moyens de traitement 40, tel que schématisé en figure 3, comprennent des premiers moyens 44 d'obtention de signaux Vo, V; représentatifs des valeurs de température To, Ti 30 issues des capteurs 36, 42 et de stockage des paramètres de traitement. Avantageusement, des moyens de temporisation sont prévus, de façon à comparer des signaux Vo, V; stables : par exemple, les signaux sont obtenus après une durée prédéterminée, ou des moyens sont 2806 LPu prévus pour mesurer à intervalles prédéterminés la température Ti et comparer deux valeurs consécutives, de façon à considérer comme signal Vi représentatif de la température les signaux obtenus après que deux valeurs consécutives soient identiques. Les signaux Vo, Vi sont traités au sein de moyens de comparaison 46 adaptés pour comparer, pour chaque borne, un signal (V; - Vo) représentatif de l'élévation de température à un seuil critique ; en particulier, le seuil Vref peut correspondre à une température Tref de 40 K ce qui correspond à la norme IEC 60947-1. Si le seuil Vref est dépassé, signe que le couple de serrage de la borne 20 présente un défaut, les moyens de comparaison 46 envoient un signal à des moyens d'affichage 48 ; avantageusement, les moyens d'affichage 48 comprennent un indicateur par point de mesure 36, notamment trois diodes électroluminescentes peuvent être associées en face avant à chacune des bornes 20. Avantageusement, les moyens d'affichage 48 sont adaptés pour que l'indication réponde à une baisse notable de l'échauffement, tout en tolérant des écarts minimes occasionnés par exemple par une trop grande précision de la mesure. En particulier, l'activation des diodes peut être, comme illustré en figure 3, telle que l'indicateur 48 s'allume lorsque l'échauffement dépasse par exemple 40 K, puis s'éteigne lorsque l'échauffement devient inférieur à 35 K. Alternativement et/ou en complément, les moyens d'affichage peuvent comprendre un seul indicateur ou un écran permettant de notifier d'autres éléments relatifs aux tests effectués sur les bornes. Dans un mode de réalisation préféré, des moyens de réglage 50 peuvent être prévus afin notamment de modifier le seuil Vref des moyens de comparaison, c'est-à-dire le seuil de déclenchement des moyens indicateurs 48, par exemple en considérant comme anormale une élévation de température de 60, 65 ou 70 K. Les moyens de stockage 44 peuvent ainsi comprendre plusieurs valeurs prédéterminées pour le seuil et être associés à des moyens 50 de type potentiomètre ou roue codeuse pour indiquer aux moyens de comparaison 46 quelle valeur utiliser. Dans ce cas, il est préférable que les moyens indicateurs 48 comprennent également des moyens pour indiquer le seuil choisi. Ce mode de réalisation peut être souhaitable lorsque la comparaison à la norme n'est pas suffisante, notamment pour des 2806 LPu applications de type mesures-sécurité des produits, par exemple détermination de la limite de température de plastique. Au vu du traitement des données au sein des moyens de traitement 40, il est préconisé que les moyens de mesure 36 soient de préférence des capteurs adaptés pour un traitement électronique et mesurant un courant image de la température, par exemple LM35 dont la plage de fonctionnement couvre -55 à 150°C, largement suffisant pour l'utilisation classique entre 40 et +60°C du dispositif selon l'invention. Cette solution offre pour avantage une précision suffisante tout en permettant un traitement facile des données, et donc une intégration des moyens de traitement 40 dans un boîtier 42 aisément manipulable. Dans un mode de réalisation préféré (voir figure 3), l'alimentation des moyens de traitement 40 est par batterie autonome, une autre possibilité est qu'elle soit directement effectuée sur l'appareil en test. A cette fin, le dispositif 30 selon l'invention comprend des moyens 52 permettant de prélever du courant et de le transformer pour générer une tension d'alimentation nécessaire au fonctionnement de la carte : un dispositif câblé est mis en place et la tension prélevée sur les lignes L1-L2 est redressée, filtrée et abaissée via un transformateur permettant d'être isolé électriquement du réseau. Le dispositif 30 selon l'invention permet ainsi de contrôler le couple de serrage, et plus généralement l'échauffement occasionné par le passage du courant au niveau des bornes 20 d'un appareil électrique en utilisation. Qui plus est, la mise en place du dispositif selon l'invention pour tester un appareil est aisée, et la localisation du défaut éventuel est immédiate. Pour s'adapter à des parcs d'appareils pouvant avoir des pas différents, un mode de réalisation alternatif 30' du dispositif selon l'invention, illustré en figure 4 montre des tiges 34' formées par des éléments souples sur une partie au moins de leur longueur. Ainsi, il est possible de s'adapter à un écartement entre bornes variant selon les appareils. Une autre alternative illustrée en figure 5 concerne la mise en place d'un élément d'interface 60 entre le dispositif 30 selon l'invention et l'appareil dans lequel la mesure est faite : l'élément d'interface 60 comprend juste des passages traversants 62 dont les écartements entre les 2806 LPu orifices d'entrée 64 et de sortie sont différents. Le dispositif 30 selon l'invention est couplé à une face de l'élément d'interface 60, la face opposée dudit élément comprenant des protubérances 66 au niveau des orifices de sortie qui peuvent s'insérer dans les orifices 28 du bornier 10 ; la mesure est certes plus éloignée, mais le volume concerné reste restreint, de sorte qu'une stabilisation de la température mesurée demeure rapide et la mesure reste précise. Le système selon l'invention permet ainsi une signalisation relative à une différence de température intégrant les conditions d'utilisation de l'appareil et une mesure par borne de 10 raccordement : l'échauffement mesuré est causé par le passage du courant, représentatif de l'élévation de la résistance de contact causée par un desserrement dudit contact. Un premier niveau de détection est l'indicateur de franchissement des seuils de température imposés par la norme produit. Le système selon l'invention est ré-initialisable de façon simple et sans limite, valable quel que soit le type de tension et utilisable sur tout parc 15 existant, et sur différents types de produits. La solution électronique permet une détermination précise et reproductible, sans contact et sans modification des appareils testés, voire même en s'adaptant à différentes configurations par la modification de la valeur de référence déclenchant l'indication d'un échauffement suspect. 20 Bien que l'invention ait été décrite en référence à un dispositif auxiliaire 30 permettant la mesure de trois bornes à la fois d'appareils existants, elle ne s'y limite pas. Notamment, outre la variation du nombre de bornes mesurées en même temps, il est possible, dans certaines configurations particulières et pour des appareils électriques dont le suivi doit être régulier, d'intégrer la solution selon l'invention directement au niveau des bornes dudit 25 appareil. 2806 LPu REVENDICATIONS1. Dispositif (30) de signalisation de l'état du couple de serrage d'une borne à vis (20) qui est mise en place dans un logement (14) muni d'un orifice (18) débouchant pour accéder à la vis de serrage (24), ledit dispositif (30) comprenant un boîtier (32) dont une première surface est munie d'une protubérance (34) adaptée pour fermer l'orifice (18) d'accès à la vis de serrage (24), des moyens de mesure de la température (36) localisés à l'extrémité de la protubérance (34), des moyens de mesure (42) de la température ambiante localisés sur une deuxième surface du boîtier (32), des moyens de traitement (40) des températures mesurées comprenant des moyens de comparaison (46) de la différence entre la température (Ti) mesurée au niveau de la protubérance (34) et la température ambiante (To) à un seuil (Tref), et des moyens indicateurs (48) déclenchés lorsque les moyens de comparaison (46) ont détecté un dépassement du seuil par ladite différence. 2. Dispositif selon la revendication 1 comprenant en outre des moyens (42) de stockage de différentes valeurs de seuil (Tref) et des moyens de réglage (50) du seuil utilisé par les moyens de comparaison (46). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel la protubérance (34) forme une tige normale à la première surface. 4. Dispositif selon la revendication 3 dans lequel la tige (34) est souple. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel le boîtier (32) comprend une partie saillante (38) par rapport à la première surface, ladite partie saillante (38) étant plus longue que la protubérance (34). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel les moyens (36, 42) de mesure de la température sont des capteurs électroniques de précision. 10 2806 LPu 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel les moyens de traitement comprennent des moyens d'alimentation isolée. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 adapté pour la signalisation du couple de serrage d'une pluralité de bornes alignées, dans lequel la première surface du boîtier (32) comprend une pluralité de protubérances (34) alignées, chaque protubérance (34) étant munie à son extrémité de moyens (36) de mesure de la température similaires entre eux, les moyens de comparaison (46) étant adaptés à traiter la différence entre chacune des températures mesurées et la température ambiante. 9. Dispositif selon la revendication 8 dans lequel les moyens indicateurs (48) sont adaptés pour indiquer le dépassement du seuil par chacun des moyens de mesure (36). 10. Ensemble comprenant un dispositif de signalisation (30) selon l'une des revendications 8 à 9 et un élément d'interface (60), ledit élément (60) comprenant une pluralité de passages traversant (62), les premiers orifices (64) étant adaptés pour l'insertion des protubérances (32) du dispositif (30) dans les passages (62), et les deuxièmes orifices étant munis de protubérances (68) adaptés pour pénétrer dans les orifices (18) d'accès aux vis de serrage (26). 2806 LPu