Brevet FR3097330A1 — publié le 20201218

Description Titre de l'invention : BANC DE MESURE DE LA RESISTANCE ELECTRIQUE EN COURANT CONTINU ET ALTERNATIF D'UN CABLE ET PROCEDE ASSOCIE [0001] La présente invention se rapporte à un banc de mesure de la résistance électrique en courant continu et alternatif d'un câble, ainsi qu'à un procédé de mesure correspondant. [0002] L'invention appartient au domaine des câbles électriques. [0003] La norme IEC 60287 mentionne la possibilité de faire une mesure de la résistance en courant alternatif d'un conducteur afin de faire valoir une valeur du coefficient d'effet de peau meilleure que la valeur normative correspondant au type de câble considéré. [0004] Les normes IEC 60840 et 62067 exigent que la résistance en courant continu des conducteurs de grande section des câbles de puissance soit déclarée et mesurée avec une méthode appropriée. [0005] La recommandation CIGRE publiée dans la brochure technique TB 272 intitulée « Large Cross Section and Composite Screens » décrit une méthode de mesure de la résistance en courant alternatif des conducteurs des câbles de puissance. [0006] Néanmoins, cette méthode connue présente plusieurs inconvénients. [0007] Elle est fondée sur un banc de mesure comportant une boucle, constituée du câble dont on souhaite mesurer la résistance électrique et d'un conducteur séparé de retour du courant. [0008] Cette boucle présente une certaine largeur et donc une certaine surface, ce qui engendre une composante inductive significative dans la tension élecnique lorsqu'un courant alternatif circule dans la boucle. Afin d'annuler la composante inductive de la chute de tension, il est nécessaire d'intégrer une inductance réglable de compensation. [0009] En outre, il n'est pas possible de réduire la distance entre le câble et le conducteur de retour, car en plus de l'effet de peau, cela renforcerait l'effet de proximité, ce qui augmenterait l'incertitude sur la mesure de la résistance. Le banc de mesure est donc complexe et l'utilisation d'une inductance de compensation rend son utilisation délicate. [0010] Par ailleurs, il peut être nécessaire de prévoir une isolation thermique autour du câble pour pouvoir atteindre une température du conducteur allant jusqu'à 90°C avec une intensité de courant qui reste raisonnable. [0011] La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités de l'art antérieur. [0012] Dans ce but, la présente invention propose un banc de mesure de la résistance 2 électrique en courant continu et alternatif d'un câble de puissance, remarquable en ce qu'il comporte : un échantillon du câble, cet échantillon ayant une longueur prédéterminée ; un moyen d'alimentation en courant connecté à une extrémité de l'échantillon et adapté à fournir un courant continu et un courant alternatif ; un conducteur de retour du courant connecté à l'autre extrémité de l'échantillon et formant un circuit coaxial à l'échantillon ; une enceinte isolée thermiquement contenant l'échantillon et le conducteur de retour du courant ; et un moyen de mesure de la tension électrique en courant continu et alternatif entre deux points de l'échantillon distants d'une longueur prédéterminée. [0013] Grâce à la configuration coaxiale du conducteur de retour et à son diamètre proche de celui du câble, aucune inductance de compensation n'est nécessaire, l'incertitude sur la mesure est réduite, il n'y a pas d'effet de proximité mais uniquement un effet de peau et aucune isolation thermique du câble n'est requise puisque l'échantillon est placé dans une enceinte isolée thermiquement. [0014] Dans un mode particulier de réalisation, le moyen d'alimentation en courant comporte un commutateur pneumatique télécommandé à distance selon la position duquel le moyen d'alimentation en courant délivre, soit un courant alternatif, soit un courant continu. [0015] Cela permet de passer rapidement d'une mesure de la résistance en courant alternatif à une mesure de la résistance en courant continu. [0016] Dans un mode particulier de réalisation, le conducteur de retour du courant est intégré dans la paroi de l'enceinte. [0017] Cela permet de réduire encore davantage l'encombrement du banc de mesure et notamment l'inductance de la boucle constituée par le câble dont la résistance électrique est à mesurer et le conducteur de retour. [0018] Dans un mode particulier de réalisation, la longueur de l'échantillon est de 12,40 m et la longueur entre les deux points de mesure de la tension électrique est de 8 m. [0019] Dans un mode particulier de réalisation, en chacun des deux points de mesure de la tension électrique, l'échantillon présente une rainure exposant l'âme conductrice du câble. [0020] Cela constitue une façon simple et peu coûteuse de faciliter la prise de tension électrique. [0021] Dans un mode particulier de réalisation, chaque rainure comporte une connexion de prise de tension électrique réalisée en fil émaillé. [0022] Dans un mode particulier de réalisation, chaque rainure présente une largeur de 50 mm 3 100231 Dans un mode particulier de réalisation, le banc de mesure comporte en outre un automate programmable commandant le commutateur pneumatique et permettant le traitement automatique des paramètres mesurés. [0024] L'automatisation de l'actionnement du commutateur permet de limiter le risque d'erreurs lié à un pilotage manuel. [0025] L'automatisation de l'acquisition des mesures permet de réaliser des mesures groupées dans un laps de temps très court et de réduire les effets des variations temporelles inévitables des grandeurs mesurées. [0026] Dans le même but que celui indiqué plus haut, la présente invention propose également un procédé de mesure de la résistance électrique d'un câble de puissance au moyen d'un banc de mesure tel que succinctement décrit ci-dessus, remarquable en ce qu'il comporte des étapes suivant lesquelles : on coupe dans le câble la longueur prédéterminée de l'échantillon et on le munit d'une cosse de connexion à chaque extrémité ; on réalise dans l'échantillon deux rainures respectivement en les deux points précités ; on équipe l'échantillon d'une pluralité de thermocouples adaptés à mesurer la température de l'âme de l'échantillon continûment le long de l'échantillon ; on place l'échantillon dans l'enceinte précitée ; on connecte le moyen d'alimentation en courant à une extrémité de l'échantillon ; on raccorde l'autre extrémité de l'échantillon au conducteur de retour du courant ; on chauffe l'échantillon par circulation de courant alternatif jusqu'à atteindre une température prédéterminée ; on mesure la température de l'échantillon, l'intensité du courant et la tension électrique entre les deux points précités lors de la circulation d'un courant continu puis celle d'un courant alternatif ; on en déduit la résistance électrique du câble. [0027] Dans un mode particulier de réalisation, on effectue l'étape de mesure à différentes températures et pour différentes valeurs d'intensité du courant. [0028] Les avantages du procédé étant similaires à ceux du banc de mesure, ils ne sont pas répétés ici. Brève description des dessins [0029] D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples nullement limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : [0030] [fig.1] est une vue schématique d'un banc de mesure conforme à la présente invention, dans un mode particulier de réalisation. 100311 Ifie.21 est une vue schématique, plus détaillée que sur la figure 1, d'un échantillon de câble compris dans un banc de mesure conforme à la présente invention, dans un mode particulier de réalisation. [0032] [fig.3] est un organigramme illustrant des étapes d'un procédé de mesure conforme à la présente invention, dans un mode particulier de réalisation. Description de mode(s) de réalisation [0033] Comme le montre la figure 1, un banc 10 de mesure de la résistance électrique en courant continu et alternatif d'un câble de puissance conforme à la présente invention comporte un échantillon 12 de longueur prédéterminée du câble. A titre d'exemple nullement limitatif, la longueur de l'échantillon 12 peut être de 12,40 m. [0034] Le banc 10 de mesure comporte également un moyen 14 d'alimentation en courant connecté à une extrémité 121 de l'échantillon 12, par exemple via une cosse de connexion appropriée. [0035] Dans un mode particulier de réalisation, le moyen 14 d'alimentation en courant peut par exemple comporter à la fois une alimentation en courant alternatif et une alimentation en courant continu, ainsi qu'un moyen de sélection permettant de choisir l'une ou l'autre de ces alimentations, selon qu'on souhaite mesurer la résistance électrique en courant alternatif ou la résistance électrique en courant continu du câble de puissance. [0036] Ainsi, l'alimentation en courant alternatif peut comporter un transformateur de courant à 50 Hz / 400V pour l'alimentation en courant alternatif et une alimentation stabilisée en courant continu 0-10 V / 0-1000 A pour l'alimentation en courant continu. [0037] Dans le mode particulier de réalisation où le moyen 14 d'alimentation en courant comporte à la fois une alimentation en courant alternatif et une alimentation en courant continu, le moyen de sélection précité peut par exemple être un commutateur pneumatique télécommandé à distance. Selon la position du commutateur, le moyen 14 d'alimentation en courant délivre, soit un courant alternatif, soit un courant continu. [0038] Comme le montre la figure 1, le moyen 14 d'alimentation en courant comporte par exemple une alimentation en countnt continu 140 actionnée par un vérin 142 relié à un compresseur d'air 144 et une alimentation en courant alternatif 146 actionnée par un vérin 148 également relié au compresseur d'air 144. [0039] Pour l'alimentation en courant alternatif, le commutateur pneumatique, qui comprend le compresseur d'air 144 et les vérins 142 et 148, sort le vérin 148 et rentre le vérin 142, par l'intermédiaire du compresseur d'air 144. Pour l'alimentation en courant continu, le commutateur pneumatique sort le vérin 142 et rentre le vérin 148, par l'intermédiaire du compresseur d'air 144. La pression fournie par le compresseur d'air 144 est typiquement de plusieurs bars, par exemple 6 bars. [0040] Le commutateur pneumatique peut par exemple être commandé par un automate pro- grammablc, qui permet également le traitement automatique des paramètres mesurés. [0041] Le banc 10 de mesure comporte en outre un conducteur 16 de retour du courant, connecté à l'autre extrémité 122 de l'échantillon 12 ainsi qu'au moyen 14 d'alimentation. Le conducteur 16 de retour du courant forme un circuit électrique coaxial à l'échantillon 12. Le conducteur 16 de retour du courant est par exemple réalisé en cuivre. [0042] Le banc 10 de mesure comporte de plus une enceinte 18 isolée thertniquement, qui contient l'échantillon 12 et le conducteur 16 de retour du courant. L'enceinte 18 est par exemple de forme tubulaire et comporte deux demi-tubes assemblés longitudinalement. [0043] Dans un mode particulier de réalisation, le conducteur 16 de retour du courant est intégré dans la paroi de l'enceinte 18, c'est-à-dire qu'il est enrobé dans la masse de la matière de l'enceinte 18. [0044] Le banc 10 de mesure comporte en outre un moyen 20 de mesure de la tension électrique en courant continu et alternatif entre deux points A et B de l'échantillon 12. Le moyen 20 de mesure peut comporter par exemple un voltmètre pour la mesure de la tension en courant continu et un amplificateur à blocage de phase pour la mesure de la tension en courant alternatif, l'amplificateur à blocage de phase permettant de décomposer le signal de tension en une partie dite « active », en phase avec le courant et une partie dite « réactive », en quadrature de phase avec le courant. [0045] Les points de mesure de tension A et B sont distants d'une longueur prédéterminée. Lorsque l'échantillon a une longueur de 12.40 m, la distance entre A et B est par exemple de 8 m. [0046] Comme le montre la figure 2, dans un mode particulier de réalisation, en chacun des deux points A et B. l'échantillon 12 présente une rainure 22 suffisamment profonde pour exposer l'âme conductrice du câble, ce qui permet la mesure de tension. [0047] Chaque rainure 22 peut par exemple comporter une connexion de prise de tension réalisée en fil émaillé. [0048] A titre d'exemple nullement limitatif, la largeur W des rainures 22 est de 50 min [0049] Pour la mesure de la température de l'échantillon 12, celui-ci peut être muni d'une ou plusieurs sondes 24 de température. Ces sondes 24 de température sont par exemple des thermocouples de type J ou de type T. Dans le mode de réalisation de la figure 2, l'échantillon 12 est équipé de cinq sondes 24 de température régulièrement réparties entre les points A et B, ainsi que deux sondes 24 de température situées sur l'échantillon 12 à l'extérieur de la portion de câble allant de A à B. En variante, on peut prévoir un nombre différent de thermocouples, typiquement de 7 à 10, le but étant de mesurer la température de l'âme de l'échantillon 12 continûment le long de celui-ci. [0050] L'organigramme de la figure 3 présente les principales étapes d'un procédé de mesure de la résistance électrique d'un câble de puissance au moyen d'un banc 10 de 6 mesure tel que décrit en détail ci-dessus. [0051] Lors d'une première étape 30, on coupe une longueur prédéterminée de câble pour former l'échantillon 12. Dans l'exemple non limitatif donné plus haut, cette longueur est de 12,40 m. On munit alors l'échantillon 12 d'une cosse de connexion à chacune de ses extrémités. [0052] Puis lors d'une étape 32, on réalise dans l'échantillon 12 les deux rainures 22 de largeur W et de profondeur suffisante pour exposer l'âme conductrice du câble, respectivement aux points A et B de mesure de tension illustrés sur les figures 1 et 2. Dans l'exemple non limitatif donné plus haut, la largeur W est de 50 mm. [0053] Ensuite, lors d'une étape 33, on équipe l'échantillon de la série de thermocouples, afin de mesurer la température de l'âme de l'échantillon continûment le long de celui-ci. [0054] A l'étape suivante 34, on place l'échantillon 12 dans l'enceinte 18 isolée ther- miquement. Si l'enceinte 18 est formée de deux demi-tubes, on pose l'échantillon 12 dans le demi-tube inférieur, par exemple sur des cales qui assurent le centrage de l'échantillon 12 dans l'enceinte 18. [0055] Puis à l'étape 36, on connecte le moyen 14 d'alimentation en courant à l'extrémité 121 de l'échantillon 12. [0056] Ensuite, à l'étape 38, on raccorde l'autre extrémité 122 de l'échantillon 12 au conducteur 16 de retour du courant. [0057] On installe par ailleurs les sondes 24 de température sur l'échantillon 12 et on installe les connexions de prise de tension, par exemple en fil émaillé, sur l'échantillon 12 au niveau des rainures 22. [0058] On peut éventuellement contrôler la bonne réalisation des prises de tension en mesurant la résistance électrique de l'échantillon 12 en courant continu à la température ambiante. [0059] Ensuite, afin d'atteindre la température de mesure prévue, à l'étape suivante 40, on chauffe l'échantillon 12 par circulation de courant alternatif. Le temps nécessaire pour atteindre la température escomptée peut être de plusieurs hem-es. Lorsque la température visée est atteinte et stable, l'échantillon 12 est prêt pour les mesures. [0060] On mesure alors, lors d'une étape 42, la température T de l'échantillon 12, ainsi que l'intensité I du courant et la tension électrique U entre les points A et B, lors de la circulation d'un courant continu, puis celle d'un courant alternatif Dans le mode de réalisation de la figure 2, la température T est mesurée au moyen des sondes 24 de température et la tension U est mesurée par le moyen 20 de mesure de tension. [0061] Enfin, lors d'une étape 44, on en déduit la valeur de la résistance électrique du câble. Par exemple, la résistance en courant alternatif mesurée Rac peut s'exprimer comme suit : Rac = E/(IxL) où E est la tension électrique active mesurée, I est l'intensité du 7 courant mesurée et L est la longueur mesurée entre les points A et B de prise de tension. [0062] On a aussi Rac = (1+Ys)xRdc où Ys est le coefficient d'effet de peau et Rdc est la ré- sistance en courant continu, Rdc = R2ux(1+a20(0-20)) où R,E) est la résistance en courant continu à 20°C, f12Q est le coefficient de température de la résistance en courant continu à 20°C et 0 est la température mesurée. Enfin, E = Uxcosri où U est la tension électrique composée mesurée et ri est l'angle de phase entre la tension mesurée et le courant. [0063] Afin de vérifier la cohérence des mesures, celles-ci peuvent être réalisées sur plusieurs paliers de température et pour plusieurs valeurs d'intensité du courant, tant en courant continu qu'en courant alternatif. [0064] A titre d'exemples nullement limitatifs, les paliers de température peuvent être à 20°C, 30°C, 50°C. 70°C. 90°C et 100°C, les valeurs d'intensité du courant continu peuvent être 100 À. 200 A. 300 A, 400 A, 500 A, 600 A, 700 À et 800 A et les valeurs d'intensité du courant alternatif peuvent être 500 A, 1000 A, 1500 A, 2000 A et 2500 A, étant entendu que les valeurs d'intensité du courant alternatif seront ajustées en fonction du type de câble dont on mesure la résistance électrique. 8 REVENDICATIONS[Revendication 1] Banc (10) de mesure de la résistance électrique en courant continu et al- ternatif d'un câble dc puissance, caractérisé cn ce qu'il comporte : un échantillon (12) dudit câble, ledit échantillon (12) ayant une longueur prédéterminée ; un moyen (14) d'alimentation en courant connecté à une extrémité (121) dudit échantillon (12) et adapté à fournir un courant continu et un courant alternatif ; un conducteur (16) de retour du courant connecté à l'autre extrémité (122) dudit échantillon (12) et formant un circuit coaxial audit échantillon (12) ; une enceinte (18) isolée thermiquement contenant ledit échantillon (12) et ledit conducteur (16) de retour du courant ; et un moyen (20) de mesure de la tension électrique en courant continu et alternatif entre deux points (A, B) dudit échantillon (12) distants d'une longueur prédéterminée. [Revendication 2] Banc (10) de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen (14) d'alimentation en courant comporte un commutateur pneumatique (142, 144, 148) télécommandé à distance selon la position duquel ledit moyen (14) d'alimentation en courant délivre, soit un courant alternatif, soit un courant continu. [Revendication 3] Banc (10) de mesure selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit conducteur (16) de retour du courant est intégré dans la paroi de ladite enceinte (18). [Revendication 4] Banc (10) de mesure selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que la longueur dudit échantillon (12) est de 12,40 m et la longueur entre les deux points (A, B) de mesure de la tension électrique est de 8 m. [Revendication 5] Banc (10) de mesure selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce qu'en chacun des deux points (A, B) de mesure de la tension électrique, ledit échantillon (12) présente une rainure (22) exposant l'âme conductrice dudit câble. [Revendication 6] Banc (10) de mesure selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque rainure (22) comporte une connexion de prise de tension électrique réalisée en fil émaillé. [Revendication 7] Banc (10) de mesure selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que chaque rainure (22) présente une largeur de 50 mm. 9 [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] Banc (10) de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un automate programmable commandant ledit commutateur pneumatique (142, 144, 148). Procédé de mesure de la résistance électrique d'un câble de puissance au moyen d'un banc (10) de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes suivant lesquelles : on coupe (30) dans ledit câble ladite longueur prédéterminée dudit échantillon (12) et on le munit d'une cosse de connexion à chaque extrémité ; on réalise (32) dans ledit échantillon (12) deux rainures (22) respectivement en lesdits deux points (A, B) ; on équipe (33) ledit échantillon (12) d'une pluralité de thermocouples adaptés à mesurer la température de l'âme de l'échantillon (12) continûment le long dudit échantillon (12) ; on place (34) ledit échantillon (12) dans ladite enceinte (18) ; on connecte (36) ledit moyen (14) d'alimentation en courant à une extrémité (121) dudit échantillon (12) ; on raccorde (38) l'autre extrémité (122) dudit échantillon (12) audit conducteur (16) de retour du courant ; on chauffe (40) ledit échantillon (12) par circulation de courant alternatif jusqu'à atteindre une température prédéterminée ; on mesure (42) la température dudit échantillon (12), l'intensité du courant et la tension électrique entre lesdits deux points (A, B) lors de la circulation d'un courant continu puis celle d'un courant alternatif ; on en déduit (44) la résistance électrique dudit câble. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on effectue l'étape (42) de mesure à différentes températures et pour différentes valeurs d'intensité du courant.