Brevet FR3131656A1 — publié le 20230707

Ce câble de puissance comporte : au moins deux éléments conducteurs (10, 12, 14) ; au moins un segment de ruban (16) de longueur prédéterminée comportant une pluralité d’éléments (18) produisant de la lumière à partir du courant électrique, l’au moins un segment de ruban (16) étant disposé dans au moins un interstice entre les au moins deux éléments conducteurs (10, 12, 14) ; et au moins un module (20) récupérateur d’énergie disposé dans l’au moins un interstice, connecté à l’au moins un segment de ruban (16) et étant adapté à alimenter en énergie électrique l’au moins un segment de ruban (16) à partir de l’énergie électrique disponible dans les au moins deux éléments conducteurs (10, 12, 14). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 CÂBLE DE PUISSANCE AUTO-ÉCLAIRÉ À RÉCUPÉRATEURS D’ÉNERGIE INTÉGRÉS La présente invention se rapporte à un câble de puissance auto-éclairé, appelé aussi câble éclairant, à récupérateurs d’énergie intégrés. L’invention appartient au domaine des câbles électriques de puissance destinés au transport d’énergie et/ou à la transmission de données. Elle trouve à s’appliquer en particulier, mais pas uniquement, dans le domaine des câbles miniers. Les câbles miniers sont régulièrement endommagés, voire détruits par écrasement du fait des engins roulants qui ne les voient pas. Il existe des câbles photoluminescents, mais la couche de poussière et/ou de saleté qui se dépose sur les câbles les rend rapidement invisibles. Ce type de câble ne résout donc pas le problème du manque de visibilité. Il existe également des câbles équipés de réflecteurs, mais ils présentent le même inconvénient : la lumière ne parvient pas jusqu’aux réflecteurs, à cause du dépôt de poussière et/ou de saleté sur le câble. Le document WO 2014/026300 A8 décrit un système récupérateur d’énergie fondé sur le principe de l’auto-induction, qui prélève de l’énergie sur un câble de puissance dans lequel circule du courant électrique et qui alimente un ruban de diodes électroluminescentes pour le balisage d’un conducteur triphasé. Le récupérateur d’énergie est constitué d’un câble ferromagnétique sur lequel est enroulé un bobinage de cuivre. La tension est récupérée aux extrémités de ce bobinage. Un tel agencement présente plusieurs inconvénients : le bobinage de cuivre présente généralement un encombrement relativement important incompatible avec les installations en espace réduit. En outre, la souplesse de l’ensemble peut être insuffisante pour un enroulement autour de conducteurs de petit diamètre. Par ailleurs, cet agencement ne permet pas une intégration facile dans une installation et encore moins dans un câble électrique. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités de l’art antérieur. Dans ce but, la présente invention propose un câble de puissance comportant au moins deux éléments conducteurs, remarquable en ce qu’il comporte en outre : au moins un segment de ruban de longueur prédéterminée comportant une pluralité d’éléments produisant de la lumière à partir du courant électrique, l’au moins un segment de ruban étant disposé dans au moins un interstice entre les au moins deux éléments conducteurs ; et au moins un module récupérateur d’énergie disposé dans l’au moins un interstice, à une distance minimale des au moins deux éléments conducteurs, de façon que la densité de flux du champ magnétique engendré par le courant électrique circulant dans les au moins deux éléments conducteurs soit maximale, l’au moins un module récupérateur d’énergie étant connecté à l’au moins un segment de ruban et étant adapté à alimenter en énergie électrique l’au moins un segment de ruban à partir de l’énergie électrique disponible dans les au moins deux éléments conducteurs. Le câble conforme à l’invention est ainsi rendu visible en permanence du fait qu’il est autoalimenté en courant électrique et qu’il produit de ce fait, par l’intermédiaire de ses éléments qui produisent de la lumière à partir de ce courant, une lumière suffisamment intense pour être vue en dépit de la poussière et/ou de la saleté présente sur le câble. En outre, l’allumage du câble s’effectue dès qu’une faible intensité est présente dans le conducteur de puissance. Par conséquent, la probabilité d’endommagement ou de destruction du câble conforme à l’invention est significativement réduite, ce qui engendre moins de réparations et donc moins d’arrêts de production pour les utilisateurs du câble. En outre, la disposition des segments de ruban et des modules récupérateurs d’énergie dans les interstices entre les éléments conducteurs permet de conserver au câble un diamètre réduit ainsi qu’une souplesse permettant une installation facile sur site. Dans un mode particulier de réalisation, le câble comporte une pluralité de segments de ruban et une pluralité de modules récupérateurs d’énergie, disposés à intervalles réguliers sur toute la longueur du câble. Cela permet d’obtenir un câble auto-éclairé de façon homogène et optimisée sur toute sa longueur. Dans un mode particulier de réalisation, ces intervalles sont de 50 cm. Dans un mode particulier de réalisation, chaque module récupérateur d’énergie est indépendant des autres. Cela permet de garantir que le câble restera éclairé de façon satisfaisante même en cas de défaillance d’un des modules récupérateurs d’énergie et/ou d’un des segments de ruban. Dans un mode particulier de réalisation, le câble comporte en outre une gaine transparente disposée autour des au moins deux éléments conducteurs, de l’au moins un segment de ruban et de l’au moins un module récupérateur d’énergie. Dans toute la présente demande, on entend par « transparent » un élément ou un matériau laissant passer plus ou moins le flux lumineux et au travers duquel les objets sont visibles avec netteté. Plus particulièrement, c’est un élément ou un matériau à travers lequel une image est observée sans perte significative de contraste : l’interposition de l’élément transparent ou du matériau transparent entre une image et un observateur de celle-ci ne réduit pas significativement la qualité de l’image. La gaine transparente permet de préserver à la fois les segments de ruban, les modules récupérateurs d’énergie et les éléments conducteurs contre les agressions extérieures, tout en ne dégradant pas la visibilité, du fait du caractère transparent de la gaine. Dans un mode particulier de réalisation, la pluralité d’éléments produisant de la lumière comporte au moins une diode électroluminescente ou DEL (en anglais LED pour « light-emitting diode »). Cela constitue un dispositif d’éclairage à la fois puissant, économique et présentant une durée de vie importante. Le câble conforme à la présente invention est par exemple un câble minier. Les environnements miniers étant souvent sombres, l’invention s’y applique de façon particulièrement avantageuse. 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 : est une représentation schématique d’une portion d’un câble triphasé conforme à la présente invention, dans un mode particulier de réalisation. Description de mode(s) de réalisation Le câble conforme à la présente invention est un câble électrique de puissance destiné par exemple au transport d’énergie et/ou à la transmission de données. C’est par exemple un câble minier. L’invention s’applique aussi bien à des câbles moyenne tension qu’à des câbles basse tension et idéalement, mais non nécessairement à des câbles parcourus par un courant de l’ordre de 50 A environ au moins. La montre un mode particulier de réalisation d’un câble conforme à la présente invention. Seule une portion du câble est représentée, le restant de la longueur du câble étant identique à la portion représentée. Le câble comporte au moins un élément conducteur. Dans le mode particulier de réalisation illustré, le câble est triphasé et comporte donc trois éléments conducteurs 10, 12 et 14. A titre d’exemple nullement limitatif, l’élément conducteur 10 est par exemple une phase du câble, l’élément conducteur 12 est par exemple un élément neutre et l’élément conducteur 14 est par exemple un élément de masse ou terre. Le câble représenté sur le dessin comporte des éléments conducteurs 10, 12 et 14 ayant une section transversale de forme circulaire. Néanmoins, cette forme est donnée à titre d’exemple non limitatif. D’autres formes sont possibles, comme par exemple une section transversale sensiblement plate. Conformément à l’invention, le câble comporte en outre au moins un segment de ruban 16 ayant une longueur prédéterminée inférieure ou égale à la longueur du câble et comportant une pluralité d’éléments 18 produisant de la lumière à partir du courant électrique. Cette pluralité d’éléments 18 produisant de la lumière peut par exemple comporter une ou plusieurs diodes électroluminescentes. Conformément à l’invention, chaque segment de ruban 16 est disposé dans un interstice entre deux des éléments conducteurs 10, 12 et 14. A titre d’exemple non limitatif, dans le mode particulier de réalisation représenté, chaque segment de ruban 16 est disposé dans l’interstice entre les éléments conducteurs 12 et 14. Le câble comporte en outre au moins un module 20 récupérateur d’énergie disposé dans le même interstice, à une distance minimale des deux éléments conducteurs entre lesquels est formé l’interstice considéré, de façon que la densité de flux du champ magnétique engendré par le courant électrique circulant dans ces deux éléments conducteurs soit maximale. Chaque module 20 récupérateur d’énergie est connecté à un segment de ruban 16, typiquement contigu à ce module 20, comme représenté sur le dessin. Chaque module 20 récupérateur d’énergie est adapté à alimenter en énergie électrique le segment de ruban 16 auquel il est connecté, à partir de l’énergie électrique disponible dans les deux éléments conducteurs entre lesquels est formé l’interstice où est disposé ce module 20 récupérateur d’énergie. A titre d’exemple non limitatif, dans le mode particulier de réalisation représenté, le câble comporte une pluralité de segments de ruban 16 et une pluralité de modules 20 récupérateurs d’énergie, disposés à intervalles réguliers sur toute la longueur du câble. Ainsi, à titre d’exemple non limitatif, pour une longueur de câble de 1 m, on peut prévoir d’avoir deux modules 20 récupérateurs d’énergie respectivement connectés à deux segments de ruban 16. Autrement dit, les modules 20 récupérateurs d’énergie et les segments de ruban 16 sont disposés tous les 50 cm. Avantageusement, chaque module 20 récupérateur d’énergie peut être indépendant des autres. La largeur et l’épaisseur des segments de ruban 16 dépendent de la taille du câble et de l’application considérée. Elles sont choisies de façon à permettre au câble de conserver une flexibilité et une taille acceptables dans cette application. Chaque segment de ruban 16 est alimenté en courant électrique à partir de la puissance qui circule dans les deux éléments conducteurs entre lesquels il est disposé. En effet, l’énergie provenant des éléments conducteurs en question est recueillie par chaque module 20 récupérateur d’énergie, qui utilise le flux magnétique induit par cette circulation de courant pour en récupérer l’énergie. Chaque module 20 récupérateur d’énergie peut par exemple, mais non nécessairement, être du type décrit ci-après. Le module 20 récupérateur d’énergie peut comporter une seule bobine ou une pluralité de bobines, qui peuvent être montées en série, en parallèle ou les deux, de façon à obtenir des niveaux suffisants de tension et de puissance. Le nombre de bobines dépend de l’application visée et de l’espace disponible dans le câble. La puissance récupérée est proportionnelle au nombre de bobines. Chaque bobine a un noyau magnétique et un nombre prédéterminé de spires. Le noyau magnétique est réalisé par exemple dans un matériau ferromagnétique doux, tel qu’un alliage de fer et de nickel, par exemple avec au moins 36% de nickel, ou bien un alliage de fer et de silicium, ou bien une ferrite, ou encore un alliage nanocristallin ou un matériau amorphe. Les spires constituent une bobine de fil isolé. Lorsque la bobine est placée dans un champ magnétique, ce dernier induit la circulation d’un flux magnétique dans le noyau, qui induit à son tour une tension aux bornes de la bobine proportionnelle à l’amplitude de ce flux, à la section du noyau et au nombre de spires de la bobine. A titre d’exemple nullement limitatif, pour un câble triphasé, avec des bobines ayant chacune un nombre de spires de l’ordre de 500, une longueur d’environ 70 à 80 mm et une hauteur d’environ 5 à 10 mm, une section de cuivre comprise entre environ 0,005 mm 2 et environ 0,3 mm 2 et un noyau magnétique présentant une section comprise entre 1 mm 2 et 3 mm 2 , lorsque l’intensité moyenne du courant parcourant le câble est d’environ 100 A, on peut obtenir une tension moyenne comprise entre 60 mV et 70 mV avec une tension maximale dépassant 100 mV. Un module redresseur pouvant être compris dans le module 20 récupérateur d’énergie, l’énergie mise à disposition des segments de ruban 16 pourra prendre la forme d’un courant continu. Toute forme de réalisation du module 20 récupérateur d’énergie, éventuellement autre que les bobines, est disposée de telle sorte que l’axe privilégié de fonctionnement du module 20 récupérateur d’énergie soit parallèle aux lignes de champ du champ magnétique induit. Dans un câble triphasé, par exemple, où les courants dans chaque élément conducteur 10, 12 et 14 sont déphasés de 120°, la composante radiale du champ résultant est maximale entre deux phases. Le module 20 récupérateur d’énergie est donc disposé entre deux phases et positionné de façon que son axe privilégié de fonctionnement soit parallèle aux lignes de champ. Le câble conforme à l’invention peut comporter en outre une gaine 22 transparente disposée autour des éléments conducteurs 10, 12 et 14, du ou des segments de ruban 16 et du ou des modules 20 récupérateurs d’énergie. La gaine 22 transparente est par exemple en matière plastique. Câble de puissance comportant au moins deux éléments conducteurs (10, 12, 14), caractérisé en ce qu’il comporte en outre : au moins un segment de ruban (16) de longueur prédéterminée comportant une pluralité d’éléments (18) produisant de la lumière à partir du courant électrique, ledit au moins un segment de ruban (16) étant disposé dans au moins un interstice entre lesdits au moins deux éléments conducteurs (10, 12, 14) ; et au moins un module (20) récupérateur d’énergie disposé dans ledit au moins un interstice, à une distance minimale desdits au moins deux éléments conducteurs (10, 12, 14), de façon que la densité de flux du champ magnétique engendré par le courant électrique circulant dans lesdits au moins deux éléments conducteurs (10, 12, 14) soit maximale, ledit au moins un module (20) récupérateur d’énergie étant connecté audit au moins un segment de ruban (16) et étant adapté à alimenter en énergie électrique ledit au moins un segment de ruban (16) à partir de l’énergie électrique disponible dans lesdits au moins deux éléments conducteurs (10, 12, 14). Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte une pluralité de segments de ruban (16) et une pluralité de modules récupérateurs d’énergie, disposés à intervalles réguliers sur toute la longueur dudit câble. Câble selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits intervalles sont de 50 cm. Câble selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque module (20) récupérateur d’énergie est indépendant des autres. Câble selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une gaine (22) transparente disposée autour desdits au moins deux éléments conducteurs (10, 12, 14), dudit au moins un segment de ruban (16) et dudit au moins un module (20) récupérateur d’énergie. Câble selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite pluralité d’éléments (18) produisant de la lumière comporte au moins une diode électroluminescente. Câble selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que c’est un câble minier.