Brevet FR3062748A1 — publié le 20180810

CÂBLE ÉLECTRIQUE RÉSISTANT AUX DÉCHARGES PARTIELLES La présente invention se rapporte à un câble électrique comprenant un élément électriquement conducteur allongé, une couche électriquement isolante comprenant du polyimide (PI) entourant ledit élément électriquement conducteur allongé, et une couche électriquement isolante fluorée comprenant un polymère fluoré entourant ladite couche électriquement isolante comprenant du polyimide (PI), lesdites couches ayant des épaisseurs spécifiques selon la section de l'élément électriquement conducteur allongé. L'invention s'applique typiquement mais non exclusivement aux câbles 10 électriques utilisés dans le domaine de l'aéronautique, par exemple à bord des avions. Dans l'art antérieur, il est connu d'équiper les avions de fils de câblage (e.g. plus de 500 kilomètres de câble dans l'A380), ces fils comprenant un élément conducteur entouré d'une première couche en polyimide de 0,017 à 15 0,065 mm d'épaisseur, elle-même entourée d'une couche en polytétrafluoroéthylène PTFE d'une épaisseur de 0,1 à 0,22 mm pour des sections nominales de conducteur allant de 0,15 à 95 mm2. Toutefois, pour de tels fils de câblages, la tension appliquée est de l'ordre de 115 V (entre la phase et le neutre du système triphasé). Afin de réduire la section des câbles 20 pour faire passer la même quantité de courant, la tension d'utilisation des câbles des avions a été augmentée à 230 V (entre la phase et le neutre du système triphasé). En doublant la tension, la masse des câbles est divisée par environ deux. Toutefois, le voltage relativement élevé, combiné aux contraintes liées à l'aéronautique, telles que l'humidité, la température élevée 25 et la basse pression, peuvent générer des décharges partielles (DP) sur les équipements électriques, en particulier à la surface et/ou dans les défauts des isolants de câbles électriques. Or, les décharges partielles, qui sont de minuscules arcs électriques, provoquent avec le temps, une dégradation du matériau isolant jusqu'à la rupture du diélectrique entraînant l'établissement 30 possible d'un arc électrique. 3062748 2 Afin de diminuer les décharges partielles, EP 2 557 572 Al a décrit un câble électrique comprenant un élément conducteur, une couche comprenant du polyimide (PI) entourant ledit élément conducteur, et une couche fluorée comprenant un composé fluoré entourant ladite couche comprenant du 5 polyimide (PI), l'épaisseur totale de l'ensemble des couches fluorées étant d'au moins 0,4 mm. Toutefois, les dimensions du câble ne sont pas optimisées pour minimiser son encombrement et/ou son poids tout en garantissant une résistance aux décharges partielles optimale. La présente invention a pour but de proposer un câble qui évite tout ou partie des inconvénients précités. En particulier, la présente invention a pour but de fournir un câble ayant un encombrement et/ou un poids réduit, tout en garantissant une bonne résistance aux décharges partielles, notamment lorsque le câble est destiné au domaine de l'aéronautique et subit lors d'un vol, de hautes températures (aux alentours de 150°C), de basses pressions (environ 145 mbar) et des tensions élevées, telles que 230 V (entre la phase et le neutre du système triphasé) ou 400 V entre les phases. A cet effet, la présente invention a pour objet un câble électrique comprenant : - un élément électriquement conducteur allongé ayant une section 20 transversale s (en mm2), - une couche électriquement isolante comprenant du polyimide (PI) entourant ledit élément électriquement conducteur allongé et ayant une épaisseur el (en mm), et - une couche électriquement isolante fluorée comprenant un polymère 25 fluoré, entourant ladite couche électriquement isolante comprenant du polyimide (PI), caractérisé en ce que l'épaisseur e2 (en mm) de la couche électriquement isolante fluorée est inférieure à 0,4000 mm, et l'épaisseur totale el + e2 (en mm) est telle que el + e2 -0,02140 x In (s) + 0,41613. 30 Ainsi, les épaisseurs des différentes couches du câble de l'invention sont réduites, induisant un poids et/ou un encombrement minimaux en 3062748 3 fonction du diamètre (i.e. de la section) de l'élément électriquement conducteur allongé, tout en garantissant l'absence des conditions propices à l'apparition de décharges partielles. Dans un mode de réalisation préféré, s (en mm2) est telle que 5 0,25 Le câble de l'invention permet d'éviter les décharges partielles dans les conditions conventionnelles d'utilisation. Il présente donc de préférence une tension seuil d'apparition des décharges partielles, valeur crête (également bien connu sous l'anglicisme PDIV pour « partial discharge inception voltage ») supérieure ou égale à 800 V à une pression de 145 mbar et une température de 150°C. Il présente de préférence une tension seuil d'apparition des décharges partielles, valeur en volt RMS (également bien connu sous l'anglicisme PDIV in V RMS pour « partial discharge inception voltage in voltage root mean square ») supérieure ou égale à 566 V pour une tension sinusoïdale, à une pression de 145 mbar et une température de 150°C. 3062748 4 L'élément électriquement conducteur allongé est de préférence central. Le polymère fluoré est de préférence un polymère obtenu par polymérisation de monomères parmi lesquels au moins l'un desdits monomères est le tétrafluoroéthylène ou le fluorure de vinyle. 5 À titre d'exemple, le polymère fluoré peut être un homopolymère ou un copolymère fluoré, et de préférence il est choisi parmi un polytétrafluoroéthylène (PTFE), un poly(tétrafluoroéthylène-co- hexafluoropropylène) (FEP), un copolymère perfluoro(alkyvinyléther)/tétrafluoroéthylène (PFA), un poly(éthylène-co10 tétrafluoroéthylène) (ETFE) et une de leurs combinaisons. De préférence, une couche est dite « comprendre un polymère fluoré » lorsqu'elle comporte, en masse par rapport à la masse de ladite couche, au moins 50% environ de polymère(s) fluoré(s), de préférence au moins 70% environ de polymère(s) fluoré(s), et de manière encore plus préférée au moins 15 80% environ de polymère(s) fluoré(s), et de manière encore plus préférée 90% environ de polymère(s) fluoré(s), tels que notamment du PTFE, du PFA, du ETFE, du FEP ou une de leurs combinaisons. Avantageusement, le polymère fluoré est le PTFE. Préférentiellement, l'épaisseur e2 (en mm) de la couche électriquement 20 isolante fluorée comprenant un polymère fluoré, tel que par exemple du PTFE, du PFA, du ETFE, du FEP ou une de leurs combinaisons, est telle que 0,2000 mm REVENDICATIONS1. Câble électrique (1) comprenant : - un élément électriquement conducteur allongé (2) ayant une section transversale s (en mm2), - une couche électriquement isolante comprenant du polyimide (PI) (3) entourant ledit élément électriquement conducteur allongé (2) et ayant une épaisseur el (en mm), et - une couche électriquement isolante fluorée comprenant un polymère fluoré (4), entourant ladite couche électriquement isolante comprenant du polyimide (PI) (3), caractérisé en ce que l'épaisseur e2 (en mm) de la couche électriquement isolante fluorée est inférieure à 0,4000 mm, et l'épaisseur totale e1+ e2 (en mm) est telle que el + e2 -0,02140 x In (s) + 0,41613. 2. Câble électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que s est 15 telle que 0,25 3. Câble électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le polymère fluoré est choisi parmi un polytétrafluoroéthylène (PTFE), un poly(tétrafluoroéthylène-co- hexafluoropropylène) (FEP), un copolymère 20 perfluoro(alkyvinyléther)/tétrafluoroéthylène (PFA), un poly(éthylène-cotétrafluoroéthylène) (ETFE) et une de leurs combinaisons. 4. Câble électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le polymère fluoré est le PTFE. 5. Câble électrique selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur e2 de la couche électriquement isolante fluorée comprenant un polymère fluoré (4) est telle que 0,2000 mm 6. Câble électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche électriquement isolante 30 fluorée (4) est rubanée. 3062748 14 7. Câble électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, au moins une couche adhésive fluorée comprenant un polymère fluoré (5a, 5b), le polymère fluoré compris dans ladite couche adhésive (5a, 5b) étant identique ou différent de 5 celui compris dans la couche électriquement isolante fluorée (4). 8. Câble électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche électriquement isolante comprenant un polyimide (3) est recouverte sur chacune de ses faces d'une couche adhésive fluorée (5a, 5b). 10 9. Câble électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément électriquement conducteur allongé (2) correspond à du cuivre (Cu), un alliage de Cu étamé, un alliage de Cu argenté, un alliage de Cu nickelé, de l'aluminium (AI), de l'aluminium nickelé ou de l'aluminium cuivré et nickelé. 10. Câble électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche électriquement isolante fluorée (4) est frittée. 11. Câble électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une couche semi-conductrice fluorée. 12. Câble électrique selon la revendication 11, caractérisé en ce que la couche semi-conductrice fluorée comprend au moins un polymère fluoré, le composé fluoré compris dans ladite couche semi-conductrice étant identique ou différent de celui compris dans la couche électriquement isolante fluorée (4).