Brevet FR3075392A1 — publié le 20190621

Surveillance d'un defaut dans un equipement electrique L'invention concerne la surveillance d'un equipement electrique. L'apparition d'un defaut dans un equipement electrique peut entrainer des consequences critiques qu'il convient de surveiller pour, le cas echeant, prendre des mesures afin d'eviter les consequences critiques. L'invention s'interesse a deux causes principales de defaut susceptibles d'intervenir dans un equipement electrique : l'apparition d'une surchauffe pouvant entrainer un emballement thermique et l'apparition d'arcs electriques entre deux potentiels differents pouvant entrainer la rupture d'elements d'isolation electrique. L'apparition de surchauffe peut etre detectee par un capteur de temperature. II peut s'agir de resistance a coefficient de temperature positif ou negatif. Le capteur de temperature est relic a un circuit pouvant detecter le depassement d'une temperature maximale a ne pas depasser. En cas de depassement, une alarme peut etre activee. II egalement possible de couper ('alimentation electrique de tout ou pate de ('equipement afin de supprimer I'origine de la surchauffe. La detection d'un arc peut etre realisee par une surveillance d'un courant circulant dans ('equipement et notamment par Ia detection de composantes hautes frequences apparaissant dans le courant. Comme pour la surchauffe, la detection d'un arc peut etre couplee a une alarme ou a la coupure de ('alimentation electrique de requipement. L'invention propose un moyen simple permettant Ia surveillance des deux types de defauts a la fois : surchauffe et apparition d'arcs 25 electrique. A cet effet, ('invention a pour objet un equipement electrique comprenant : - deux circuits isoles electriquement, - un ecran en forme de film dispose entre les deux circuits, l'ecran 30 comprenant un substrat et un filament conducteur dispose sur le substrat, - un module configure pour faire circuler un courant dans le filament conducteur et pour surveiller le courant. 2 Dans une configuration particuliere de l'invention, un premier des deux circuits possede une surface frontale, un second des deux circuits possede une surface frontale, les deux surfaces frontales se faisant face. Une surface commune correspondant a la plus grande partie en regard des 5 deux surfaces frontales est definie. Les dimensions de la surface de l'ecran sont superieures a celles de la surface commune. Le filament est avantageusement forme dans un materiau resistif a coefficient de temperature non nul. Ainsi, une mesure de resistance du filament permet la detection d'un defaut en cas de surchauffe d'un des 10 circuits. Le filament serpente avantageusement de fawn reguliere sur la surface du substrat. Ainsi tout defaut, merne local, peut etre detect& Avantageusement, le filament est forme de deux conducteurs electriques separes. Ces deux conducteurs permettent notamment une 15 redondance en cas de defaut d'un des filaments. Avantageusement, les deux conducteurs electriques recouvrent sensiblement la totalite d'une surface utile de l'ecran. Ainsi tout defaut apparaissant dans l'un des circuits en regard de la surface utile peut etre detect& 20 Avantageusement, les deux conducteurs electriques sont disposes sur le substrat de fawn a limiter la surface d'une spire formee par le filament. Cette configuration permet de limiter un eventuel effet d'antenne genere par le filament. Avantageusement, l'ecran forme un ecran electrostatique entre les 25 deux circuits. Dans une configuration particuliere de l'invention, chacun des circuits est un enroulement, requipement formant un transformateur. Dans une configuration ou requipement forme un transformateur, l'ecran est avantageusement dispose parallelement a une direction principale 30 d'un champ magnetique couplant les deux enroulements. Ceci limite un effet de couplage electromagnetique du filament avec les enroulements. Avantageusement, le module est configure pour ouvrir un contacteur si un courant circulant dans le filament depasse un seuil predetermine. Le depassement peut etre au dessus et/ou en dessous d'une 35 valeur de courant predeterminee. 3 Le contacteur peut assurer ('alimentation electrique d'au moins un des circuits. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages 5 apparaitront a la lecture de la description detainee d'un mode de realisation donne a titre d'exemple, description illustree par le dessin joint dans lequel : la figure 1 represente schematiquement un equipement conforme a ('invention ; les figures 2 et 3 representent deux variantes de realisation de 10 filaments equipant un ecran interpose entre deux circuits electriques de l'equipement de la figure 1 ; les figures 2a et 3a representent chacune un schema equivalent des filaments representes sur les figures 2 et 3 ; les figures 4 et 5 representent de fawn separee deux conducteurs 15 formant le filament represente sur les figures 3 et 3a ; les figures 6 et 7 representent deux variantes de raccordement de deux conducteurs formant le filament de la figure 3 ; les figures 6a et 7a representent chacune un schema equivalent des variantes de raccordement des figures 6 et 7 ; 20 la figure 8 represente un exemple de module raccorde a ('ecran ; la figure 9 represente un transformateur mettant en ceuvre ['invention ; Par souci de clad& les monies elements porteront les memes reperes dans les differentes figures. La figure 1 represente un exemple d'equipement electrique 10 comprenant deux circuits 12 et 14 isoles electriquement. Pour la mise en oeuvre de ('invention, les deux circuits 12 et 14 peuvent assurer tout type de fonction et peuvent comprendre tout type de composant electrique ou electronique. L'un des deux circuits peut etre une simple masse electrique. L'invention trouve son utilite des qu'un risque de surchauffe est susceptible de se produire dans au moins l'un des deux circuits et/ou qu'un risque d'arc electrique est susceptible de se produire entre les deux circuits. Pour la detection d'un defaut, requipement electrique 10 35 comprend un ecran 16 dispose entre les deux circuits 12 et 14. L'ecran 16 4 comprend un substrat isolant 18 et un filament conducteur 20 dispose sur le substrat 18. Les deux circuits 12 et 14 possedent chacun une surface dite frontale, 22 pour le circuit 12 et 24 pour le circuit 14. Les deux surfaces frontales 22 et 24 se font face. L'ecran 16 a la forme d'un film venant 5 s'interposer entre les deux surfaces frontales 22 et 24. L'equipement electrique 10 comprend aussi un module 26 configure pour faire circuler un courant dans le filament 20 et pour surveiller ce courant. On verra plus loin comment la surveillance du courant permet de detecter une surchauffe intervenant dans I'un des circuits 12 ou 14 ou un arc 10 se produisant entre les deux circuits 12 et 14. Les deux surfaces frontales 22 et 24 peuvent avoir des dimensions differentes. On definit une surface commune 30 correspondant a la plus grande partie en regard des deux surfaces 22 et 24. Les dimensions de la surface de l'ecran 16 peuvent etre inferieures a celles de la surface 15 commune 30. L'ecran 16 est alors dispose en regard de zones des circuits 12 et 14 ou le risque d'echauffement excessif et/ou d'arc electrique existe. Cependant, concernant le risque d'arc electrique, ceux-ci peuvent se produire entre d'autres faces des deux circuits 12 et 14 que les faces frontales 22 et 24. Ce risque est schematise sur la figure 1 00 un arc 42 se 20 produit entre une face laterale 32 du circuit 12 et une face laterale 34 du circuit 14. Avantageusement, les dimensions de la surface de l'ecran 16 sont superieures a celles de la surface commune 30 afin de permettre la detection d'un arc se produisant entre les deux surfaces frontales 22 et 24 et egalement entre deux autres surfaces des deux circuits 12 et 14. 25 La figure 2 represente une premiere variante de realisation du filament 20 porte par le substrat 18 par exemple forme d'un film souple par exemple a base de polyimide ou de polyetherethercetone (PEEK). Le filament 20 est par exemple realise dans un materiau resistif 30 coefficient de temperature non nul. Ce coefficient peut etre positif ou negatif. Ainsi en cas de surchauffe de l'un des circuits 12 ou 14, la surchauffe est transmise au filament 20 par conduction et sa resistance augmente. En surveillant le courant circulant dans le filament 20, le module 26 peut detecter la surchauffe. 5 Par ailleurs, un arc electrique se produisant entre les deux circuits 12 et 14 tendra a traverser l'ecran 16 en le perforant. La detection de l'arc peut se faire si le filament 20 est coupe par la perforation de l'ecran 16. Le filament 20 est donc dispose sur le substrat 18 la ou un risque d'arc existe. 5 Avantageusement, le filament 20 serpente de fawn reguliere sur une face du substrat 18. Ainsi, la detection d'un defaut tel qu'une surchauffe ou un arc peut se faire sur toute la surface de l'ecran 16. La figure 2a represente un schema equivalent du filament 20 de Ia figure 2. II s'agit ici d'un composant resistif possedant deux bornes de raccordement 38 et 40 10 reliees au module 26. La repartition reguliere du filament 20 sur le substrat 18 permet aussi a l'ecran 16 de remplir une fonction d'ecran electrostatique entre les deux circuits 12 et 14. La figure 3 represente une seconde variante de realisation du 15 filament 20 porte par le substrat 18. Le filament 20 est ici forme des deux conducteurs electriques 42 et 44 pouvant etre tous deux raccordes au module 26. II est ainsi possible d'assurer une redondance du filament 20. La figure 3a represente un schema equivalent des deux conducteurs 42 et 44. II est bien star possible de former le filament 20 avec plus de deux conducteurs 20 distincts. Les figures 4 et 5 representent de fawn separee les deux conducteurs 42 et 44 qu'il est possible de disposer chacun sur une des faces du substrat 18. Les deux conducteurs sont avantageusement dimensionnes pour qu'en se superposant, chacun sur sa face, ils recouvrent a eux deux 25 sensiblement Ia totalite d'une surface utile 46 de l'ecran 16 representee en trait pointille sur le figure 3. Ainsi des qu'un arc traverse l'ecran 16 en perforant la surface utile 46, l'un au mois des deux conducteurs 42 ou 44 est endommage, voire sectionne, ce qui modifiera sa resistance. En surveillant le courant circulant dans les conducteurs 42 ou 44, it est alors possible de 30 detecter un arc en comparant le courant circulant dans les conducteurs 42 et 44 a un seuil predetermine. Plus precisement, Ia surface utile 46 est une surface fermee de l'ecran 16 dans laquelle la detection des defauts peut se faire. Le substrat 18 peut etre plus grand que la surface utile 46 notamment afin d'assurer 35 l'isolement electrique des deux conducteurs 42 et 44 l'un par rapport a I'autre 6 et afin d'assurer les connexions electriques des conducteurs 42 et 44 au module 26. Pour recouvrir la totalite de la surface utile 46, chacun des deux conducteurs 42 et 44 occupe au moins la moitie de la surface utile 46. Les deux conducteurs 42 et 44 sont formes par des pistes imprimees sur le 5 substrat 18. Les deux conducteurs 42 et 44 ont avantageusement une largeur de piste sensiblement constante sur toute leur longueur. Les conducteurs 42 et 44 peuvent se chevaucher. Le fait que les conducteurs 42 ou 44 occupent Ia totalite de la surface utile 46 permet egalement d'ameliorer Ia possibilite de detection 10 d'une surchauffe. Pour remplir la fonction d'ecran electrostatique, it n'est pas necessaire que le filament 20, forme ici des deux conducteurs 42 et 44, recouvrent la totalite d'une surface utile 46 de l'ecran 16. Des zones non recouvertes peuvent subsister. La disposition des conducteurs 42 et 44 est 15 definie en fonction de Ia frequence maximale que peut proteger l'ecran 16 dans sa fonction d'ecrantage electrostatique. La figure 6 represente une premiere variante de raccordement de deux conducteurs 42 et 44. Dans cette variante, les deux conducteurs 42 et 20 44 sont raccordes en parallele. La figure 6a represente un schema equivalent de Ia variante de la figure 6. Le raccordement en parallele des deux conducteurs 42 et 44 permet d'assurer Ia redondance dans le fonctionnement du filament 20. La figure 7 represente une seconde variante de raccordement de 25 deux conducteurs 42 et 44 dans laquelle les deux conducteurs 42 et 44 sont raccordes en serie. La figure 7a represente un schema equivalent de la variante de Ia figure 7. Les deux conducteurs electriques 42 et 44 sont disposes sur le substrat 18 de fawn a limiter la surface d'une spire formee par le filament 20. Autrement dit, Ia disposition des conducteurs 42 et 44 sur 30 le substrat 18 permet de limiter !Inductance du filament 20. Plus precisement, le conducteur 42 s'etend entre deux extremites 50 et 52. De meme, le conducteur 44 s'etend entre deux extremites 54 et 56. La connexion en serie des conducteurs 42 et 44 est realisee en connectant les extremites 52 et 56. Par ailleurs, les extremites 50 et 54 sont disposees au plus pres !'une de l'autre pour former les bornes du filament 20 connectees 7 au module 26. Entre leurs extremites respectives, les deux conducteurs 42 et 44 serpentent en suivant la meme forme l'un sur une des faces du substrat 18 et l'autre sur l'autre face. Un lager decalage est realise entre les deux conducteurs 42 et 44 afin de recouvrir la totalite d'une surface utile 46. II est 5 possible de configurer les conducteurs 42 et 44 afin qu'ils se recouvrent merne en partie tout au long de leur cheminement entre leurs extremites respectives. La figure 8 represente un exemple de module 26 raccorde a 10 l'ecran 16. Le filament 20 est alimente en tension continue. Le module 26 comprend un relais 60 possedant une bobine 62 apte a declencher un contacteur 64. Le filament 20 et la bobine 62 sont raccordes en serie. Lorsqu'un courant nominal circule dans le filament 20 et dans la bobine 62, le contacteur 64 est dans un premier etat, par exemple ferme. Lorsque le 15 courant passe en dessous d'un seuil donne, le contacteur 64 passe dans un second etat, par exemple ouvert. Les deux etats du contacteur peuvent bien entendu etre inverses. La reduction du courant peut etre due a une rupture du filament 20, par exemple lorsqu'un arc electrique traverse l'ecran 16. La reduction du courant peut etre due a une augmentation excessive de 20 temperature de l'ecran 16. Comme indique precedemment, le filament 20 peut etre forme au moyen d'un conducteur resistif a coefficient de temperature positif. Lorsque la temperature de l'ecran 16 augmente, la resistance du filament 20 augmente et le courant qui y circule diminue, ce qui provoque le changement d'etat du contacteur 64. Le relais 60 est calibre de 25 fawn a changer d'etat lorsque le courant circulant dans le filament devient inferieur a un seuil predetermine. Le module 26 peut comprendre un second relais 66 dispose en aval du premier relais. Plus precisement, le contacteur 64 permet d'alimenter une bobine 68 du second relais 66 qui a son tour fait changer l'etat d'un 30 contacteur 70 du second relais 66. La mise en place du second relais 66 permet, en cas de besoin, de mettre en place un contacteur 70 autorisant le passage d'un courant nominal plus important que pour le contacteur 64. Le contacteur 64 ou, lorsqu'il est present, le contacteur 70 peuvent etre place dans un circuit d'alimentation de l'un des circuits 12 ou 14 ou dans 35 un circuit d'alimentation des deux circuits 12 et 14. En cas de defaut 8 augmentant la resistance du filament 20, le ('alimentation du circuit concerne est interrompue, ce qui permet de supprimer Ia cause du defaut. Alternativement, le contacteur 64 peut declencher une alarme permettant d'autres types d'operations sur Fun des circuits 12 ou 14. 5 D'autres realisations du module 26 sont possibles. II est par exemple possible d'y placer un comparateur comparant le courant circulant dans le filament 20 ou la tension presente a ses bornes a une reference, voire a plusieurs courants ou tension de reference. La sortie du comparateur delivre alors une information sur Ia presence ou non d'un defaut. Comme 10 precedemment, cette information peut etre utilisee pour couper ('alimentation d'un des circuits 12 ou 14, voire des deux. La figure 9 represente un transformateur 80 mettant en oeuvre ('invention. Le transformateur 80 comprend deux enroulements 82 et 84 15 isoles electriquement et couples magnetiquement. Chacun des enroulements 82 et 84 forme un exemple de realisation d'un des circuits 12 et 14 decrits precedemment. Les enroulements 82 et 84 sont separes par l'ecran 16 permettant ainsi de detecter une surchauffe dans Fun des enroulements ou un arc electrique se produisant entre les deux enroulements 82 et 84. 20 Dans ('exemple represent& les deux enroulements 82 et 84 sont enroules autour d'un noyau magnetique 86. Les deux enroulements 82 et 84 sont par exemple enroules concentriquement autour du noyau magnetique 86. L'ecran 16 entoure l'enroulement 84 et est dispose a l'interieur de l'enroulement 82. Dans cette configuration concentrique des deux 25 enroulements 82 et 84, l'ecran 16 est dispose parallelement a une direction principale 88 du champ magnetique couplant les deux enroulements 82 et 84. Ainsi, merne si l'ecran 16 forme une boucle de courant, celle-ci n'est pas, ou est tres faiblement, REVENDICATIONS1. Equipement electrique comprenant : - deux circuits (12, 14) isoles electriquement, - un ecran (16) en forme de film dispose entre les deux circuits (12, 14), l'ecran (16) comprenant un substrat (18) et un filament conducteur (20) dispose sur le substrat (18), - un module (26) configure pour faire circuler un courant dans le filament conducteur (20) et pour surveiller le courant. 2. Equipement electrique selon la revendication 1, dans lequel un premier (12) des deux circuits possede une surface frontale (22), un second (14) des deux circuits possede une surface frontale (24), les deux surfaces frontales (22, 24) se faisant face, dans lequel est definie une surface commune (30) correspondant a la plus grande pate en regard des deux surfaces frontales (22, 24), et dans lequel les dimensions de Ia surface de l'ecran (16) sont superieures a celles de Ia surface commune (30). 3. Equipement electrique selon l'une des revendications precedentes, dans lequel le filament (20) est forme dans un materiau resistif A coefficient de temperature non nul. 4. Equipement electrique selon l'une des revendications precedentes, dans lequel le filament (20) serpente de fawn reguliere sur la surface du substrat (18). 5. Equipement electrique selon l'une des revendications precedentes, dans lequel le filament (20) est forme de deux conducteurs electriques (42, 44) *pares. 6. Equipement electrique selon la revendication 5, dans lequel les 30 deux conducteurs electriques (42, 44) recouvrent sensiblement la totalite d'une surface utile (46) de l'ecran (16). 7. Equipement electrique selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel les deux conducteurs electriques (42, 44) 10 sont disposes sur le substrat (18) de fagon a limiter la surface d'une spire formee par le filament (20). 8. Equipement electrique selon l'une des revendications 5 precedentes, dans lequel l'ecran (16) forme un ecran electrostatique entre les deux circuits (12, 14). 9. Equipement electrique selon l'une des revendications precedentes, dans lequel chacun des circuits (12, 14) est un enroulement 10 (82, 84), requipement formant un transformateur (80). 10. Equipement electrique selon la revendication 8, dans lequel l'ecran (16) est dispose parallelement a une direction principale (88) d'un champ magnetique couplant les deux enroulements (82, 84). 15 11. Equipement electrique selon l'une des revendications precedentes, dans lequel le module (26) est configure pour ouvrir un contacteur (64, 70) si un courant circulant dans le filament (20) depasse un seuil predetermine. 20 12. Equipement electrique selon la revendication 11, dans lequel le contacteur (64, 70) assure ('alimentation electrique d'au moins un des circuits (12, 14). 25