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INDICATEUR DE POINTES DE COURANT
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un indicateur de
pointes de courant électrique pour un conducteur, tel que
des ancrages d'isolateur, des tiges de paratonnerre, le
côté à la masse d'un élément soumis à des pointes, ou des
câbles électriques. L'invention concerne également un
indicateur de pointes de courant électrique installé sur
le conducteur et qui est déclenché par une augmentation de
l'attraction ferromagnétique résultant de la pointe de
courant.
Historique de l'invention
Des indicateurs de pointes de courant utilisant un
déclencheur magnétique sont connus, tel que dans le brevet
soviétique 1,215,068 (86.02.28).
Le brevet US-A-3, 569,880 décrit aussi un dêtecteur
de pointes de courant pour un conducteur électrique. Le
détecteur, constitué d'un matériau à haute perméabilité
magnétique maintenu autour du conducteur avec ses
extrémités rapprochées , présente un champ magnétique dans
l'entrefer entre les extrémités du matériau magnétique.
Un signâl est fourni lorsque le champ magnétique dans
l'entrefer dépasse un seuil, le champ étant intensifié par
des pointes de courant dans le conducteur.
Dans les lignes de transmission électrique aériennes
suspendues par des isolateurs connectés à des pylônes
reliés à la masse, les mises accidentelles à la terre dues
à des contournements ou défaillances d'isolateurs sont
courantes. Quand ces mises accidentelles à la terre
surviennent, les circuits de protection de surcharge des
lignes de transmission peuvent détecter la pointe de
courant et délester la ligne entière. Puisque le
contournement de l'isolateur peut survenir sans endommager
l'isolateur et sans laisser d'indice évident de l'endroit
où le contournement est survenu, la ligne électrique peut
être rétablie sans que le personnel d'entretien ne puisse
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détecter l'endroit sur la ligne de transmission où la
défaillance est survenue. Dans le cas d'une défaillance
d'isolateur, il est difficile de localiser l'isolateur
défectueux pour le remplacer. Une inspection visuelle
détaillée de tous les isolateurs peut être nécessaire.
Dans le cas où la foudre frappe un pylône, il est utile de
savoir à quel endroit la foudre a frappé pour vérifier si
le pylône, l'isolateur ou la ligne de transmission ont
subi un dommage permanent .
Par conséquent, il est important de fournir une façon
d'indiquer sur quelle ligne de transmission électrique ou
sur quelle ligne d'ancrage d'isolateur une pointe de
courant est survenue afin d'indiquer l'endroit où la mise
accidentelle à la terre a eu lieu.
Sommaire de l'invention
Un des objets de la présente invention est donc de
proposer un indicateur de pointes de courant électrique
qui peut s'appliquer directement sur un ancrage
d'isolateur ou autre conducteur afin d'indiquer qu'une
pointe de courant est survenue dans le conducteur.
Puisqu'il est parfois nécessaire de placer les indicateurs
à intervàlles réguliers, tel qu'à chaque isolateur le long
de lignes de transmission, un objet additionnel de la
présente invention consiste à proposer un indicateur de
pointes de courant peu coûteux à construire et à
installer.
Selon l'invention, un indicateur de pointe de courant
électrique pour un conducteur est proposé. L'indicateur
comprenant:
au moins un élément ferromagnétique ayant deux bouts.
des moyens de maintient pour maintenir l'au moins un
élément autour du conducteur avec
les bouts rapprochés, face à face dans une direction
transversale à une direction de circulation de courant
dans le conducteur et ayant un entrefer entre eux, un
circuit magnétique étant crëé dans l'élément et formant un
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champ magnétique dans l'entrefer lorsque le courant passe
à travers le conducteur: et
des moyens de signalisation pour fournir un signal
lorsque le champ magnétique dans l'entrefer dépasse un
seuil prédéterminé.
Cet indicateur est caractérisé par le fait que:
les deux bouts sont mobiles et se rapprochent l'un
de l'autre lorsque le champ magnétique dépasse le seuil
prédéterminé, et
les moyens de signalisation comprennent un ressort
pour maintenir les bouts mobiles écartés, et des moyens de
gâchette pour empêcher les bouts de s'éloigner sous
l'action du ressort, les moyens de gâchette se libérant au
moment où le champ magnétique dépasse le seuil,
de sorte qu'une pointe de courant dans le conducteur
fera augmenter le champ au-dessus du seuil, et provoquera
un rapprochement des bouts l'un vers l'autre pour libérer
les moyens de gâchette, causant ainsi le décrochage de
l'au moins un élément du conducteur lorsque les moyens de
gâchette ont été libérés et donnant ainsi le signal qui
aide à localiser l'endroit où a eu lieu la pointe de
courant.
L'au moins un élément ferromagnétique peut être
articulé par charniêre ou être élastique pour permettre
aux deux bouts de se rapprocher l'un de l'autre sous
l'effet de l'attraction résultant du champ magnétique et
fermer au moins partiellement l'entrefer, et les moyens de
signalisation peuvent alors être connectés à l'au moins un
élément ferromagnétique pour fournir soit un signal
électrique ou visuel résultant du déplacement des bouts.
Comme alternative, un transducteur à effet de Hall ou
autre détecteur de champ magnétique pourrait être placé
dans l'entrefer et engendrer un signal électrique à partir
du champ magnétique apparaissant dans l'entrefer. De
préférence, l'attraction des deux bouts due au champ
magnétique provoque un rapprochement des bouts l'un vers
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l' autre contre l' action d' un ressort qui peut soit être
obtenu par la flexion de l'élément lui-même ou soit en
fournissant un ressort additionnel, et une fois que les
bouts sont rapprochés l'un de l'autre, les moyens de
gâchette sont libérés, permettant par la suite à
l'élément de décrocher du conducteur une fois que la
pointe de courant s'estompe, l'élément ferromagnétique
libéré fournissant une indication visuelle qu'il y a eu
une pointe de courant.
Description brève des dessins
L' invention sera mieux comprise à la lumière de la
description non-limitative qui suit de réalisations
préférées de l'invention en référence aux dessins annexés
dans lesquels:
La figure 1 est une vue de coupe transversale de
l'indicateur selon la réalisation préférée en position
ouverte suite à une pointe de courant;
La figure 2 est une vue de côté de l'indicateur de
pointes selon la réalisation préférée dans en position
fermée tel qu'installé sur le conducteur;
La figure 3 est une vue détaillée de l'attache de
verrouillage et de la tige de gâchette selon la
réalisation préférée;
La figure 4 est une vue en perspective d'une
réalisation alternative dans laquelle une feuille
ferromagnétique élastique s'enroule autour du conducteur
avec des moyens de gâchette comprenant un crochet et une
barbe;
La figure 5 est une vue de côté dëtaillée des moyens
de gâchette de la figure 4;
La figure 6 est une vue en perspective d'une
réalisation comprenant un interrupteur; et
La fïgure 7 est une vue de coupe transversale de
l'installation de la réalisation de la figure 6.
Description détaillée des réalisations préférées
Tel que montré dans les figures 1, 2 et 3,
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..._.
l'indicateur de pointes de courant électrique (10) selon
la réalisation préférée comprend deux coquilles semi-
cylindriques (12) et (12') faites d'acier galvanisé
relativement mince, qui sont retenues ensemble de manière
5 articulée par une charnière à bande élastique inoxydable
(14) faite d'un alliage de cuivre béryllium. Un entrefer
(21) est formé entre les bouts des feuilles. La feuille
(12) est pourvue d'une tige de gâchette (18) et la feuille
(12') d'une attache (16) tel que montré. Les deux
feuilles (12) et (12') sont élastiquement déployées par le
ressort (14) afin de s'ouvrir et de tomber du conducteur
(15) qui peut être une ligne d'ancrage d'isolateur. De
préférence, le ressort (14) permet aux feuilles (12) et
(12') d'avoir un angle d'ouverture le plus grand possible.
Les feuilles (12) et (12') sont placées autour du
conducteur (15) et se referment sous l'action du ressort
pour entourer le câble (15). L'attache élastique droite
(16) est ensuite repliée vers l'intérieur de sorte que la
tige (18) passe à travers le trou (17) de l'attache (16)
tel que montré dans la figure 3. Sans relâcher l'attache
(16), les feuilles (12) et (12') sont relâchées, et sous
l'action du ressort (14), les feuilles (12) et (12')
s'écartent, verrouillant ainsi le trou (17) de l'attache
sous le rebord de la tige (18). L'attache (16) peut aussi
être faite d'un alliage de cuivre béryllium. Lorsque le
courant circule dans la ligne de transmission (15), un
circuit magnétique est créé, et les feuilles (12) et (12')
se magnétisent puisque l'acier est un matériau
ferromagnétique. Le champ magnétique crée une attraction
entre les bouts des feuilles (12) et (12'). Ä l'extrémité
oû se trouve le ressort (14), aucun déplacement des
feuilles (12) et (12') n'est possible, et l'attraction du
côté ouvert des feuilles (12) et (12') produit une force
contraire à l'action du ressort (14). Les
caractéristiques du ressort (14) sont choisies de telles
sortes que, pour des dimensions et des matériaux donnés
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des feuilles ( 12 ) et ( 12' ) ainsi que de l' entrefer ( 21 )
entre les feuilles (12) et (12') tel que montré à la
figure 3, l'attraction magnétique entre les feuilles (12)
et (12') sera assez grande pour provoquer leur
rapprochement l'une vers l'autre malgré l'action du
ressort (14) lorsque le courant dépasse une limite donnée,
lorsque le circuit magnétique sera déformé. Cette limite
serait au-dessus du niveau de courant actif maximum du
conducteur de la ligne de transmission, ou dans le cas
l0 d'un ancrage d'isolateur, la limite peut être toute valeur
de courant au-dessous du courant de faute prévu. Lorsque
survient une telle pointe de courant , la force
d'attraction qui s'exerce entre les feuilles (12) et (12')
dépasse un seuil prédéterminé et les force à se rapprocher
l' une vers l' autre permettant à la tige ( 18 ) de glisser
dans le trou (17) libérant ainsi l'attache élastique (16)
de la tige de gâchette (18) laissant l'appareil (10) dans
un état où les feuilles (12) et (12') sont refermées
autour du câble (15) avec l'attache (16) libérée de la
tige (18).
Dû à la grosseur du câble (15), les feuilles (12) et
(12') ne'peuvent se rapprocher davantage qu'à la distance
nécessaire pour la libération de l'attache de la tige.
Toutefois, des butées (19) ou un élément d'arrêt non-
magnétique (19) (voir les figures 4 et 5) sont placés à
l'un de bouts des feuilles afin de les empêcher de trop se
rapprocher, dans le cas où l'indicateur (10) est installé
sur un conducteur légèrement plus petit. Puisqu'il est
possible que la pointe de courant crée une magnétisation
permanente dans les feuilles (12) et (12'), l'élément
d'arrêt (19) peut être utilisé pour empêcher les feuilles
de se bloquer ensemble. Lorsque le courant de ligne
retourne à la normale ou à zéro, ou lorsque le courant de
décharge ou de faute s'arrête, selon le cas, l'action du
ressort (14) fait en sorte que les feuilles (12) et (12')
s'ouvrent, leur permettant de tomber du câble (15) en tant
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qu'indication visuelle qu'une pointe de courant a eu lieu
dans la ligne de transmission à l'endroit où était situé
l'indicateur (10).
Dans la réalisation préférée, l'indicateur (10) est
aussi pourvu d'un cordon ( 22 ) ainsi que d'un ancrage de
cordon (20) de sorte que l'indicateur (10) ne puisse
tomber qu'à une distance sécuritaire du câble (15).
Aussi, lorsque l'indicateur (10) est suspendu au câble
(15) par le cordon (22), une indication visuelle de
l0 l'endroit oü est apparue la pointe de courant devient
visible à de grandes distances, ce qui est spécialement
utile lors d'utilisation sur un support de pylône pour des
lignes de transmission électrique aériennes.
Comme on peut le comprendre, l'action du ressort (14)
se combine avec l'attache (16) et la tige (18) pour
procurer une bondition initiale pour résister â la force
d'attraction magnétique entre les bouts ouverts des
feuilles (12) et (12'). L'entrefer (21) entre les bouts
ouverts des feuilles (12) et (12') est réglé de sorte que
la surcharge provoquera une attraction magnétique
suffisante pour attirer les feuilles ensemble malgré la
force de rappel initial du ressort (14). Une fois le
seuil de force atteint, le rapprochement des feuilles (12)
et (12') se fait facilement et rapidement, permettant
ainsi à l'attache (16) de se libérer rapidement.
On peut aussi constater que dans la réalisation
préférée, la construction de l'indicateur (10) comprend
seulement quatre parties qui sont assemblées ensemble par
soudure, liens par embrèvement, points de soudure ou
rivets pour fabriquer une unité peu coûteuse. La
réduction des coûts est particulièrement importante
lorsque de nombreux indicateurs de pointes de courant sont
utilisés pour des lignes de transmission parcourant de
longues distances, ayant de nombreuses lignes d'ancrage
d'isolateur. L'indicateur (10) est réutilisable, et une
fois déclenché par une surcharge, l'indication fournie, en
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l'occurrence l'ouverture, la chute et la suspension de
l'indicateur (10), produit une indication ou signal visuel
clair qu'une pointe de courant a eu lieu. Afin de réduire
les coûts d'assemblage, la charnière (14) et l'attache
(16) peuvent être faits à partir de la même bande
d'alliage de cuivre béryllium, plastique, ou tout autre
matériau inoxydable approprié.
Il est de plus possible de prévoir dans l'arrangement
de la réalisation préférée un emballage ou une couche
mince d'un matériau coloré ou réflecteur autour du câble
(15) gui est normalement recouvert par les feuilles (12)
et (12'), et ensuite mis à découvert une fois que la
pointe de courant survient, de façon à ce que la couche
donne une indication visuelle claire à de grandes
distances. Les équipes de travail peuvent ensuite repérer
l'endroit oü la surcharge est survenue, et ensuite
accomplir les réparations nécessaires et réinstaller les
indicateurs de pointes de courant (10). Bien entendu, le
matériau attirant l'attention peut être placé à
l'intérieur des feuilles (12) et (12').
Tel que montré dans les figures 4 et 5, l'indicateur
(10) peul alternativement comprendre une seule feuille en
forme de C (12) suffisamment flexible et élastique pour
s'ouvrir et se refermer lorsque placée autour du
conducteur (15). L'attache (16') est recourbée à son
extrémité pour former un crochet. Une bout de la feuille
(12) est poinçonnée afin d'en faire une barbe relevée
(18'). Comme dans la réalisation préférée, l'attraction
magnétique entre les bouts de la feuille (12) induite par
le courant circulant dans le conducteur un provoquera
rapprochement des bouts l'un vers l'autre une fois que
l'attraction dépasse un seuil. La bande de rebord en
plastique (19) sert de moyen de butée afin d'empêcher les
bouts de trop se rapprocher. L'attache (16') est ensuite
libérée (montré en lignes pointillées) de la barbe (18'),
et la feuille (12) s'ouvrira par son propre "ressort" ou
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force élastique une fois que la pointe de courant
s'atténue. La feuille (12) est suspendue verticalement et
est connectée par un cordon (22) à un ancrage (20) enroulé
autour du conducteur (15). S'il n'y a pas assez
d'élasticité dans la feuille de métal de la seule feuille
(12), une bande de renforcement en forme de C peut être
ajoutée (faite de plastique ou de métal). Tel que montré,
l'intérieur de la feuille (12) peut être peint d'une
couleur fluorescente afin qu'elle soit plus perceptible
l0 visuellement. L'isolateur_ (11) peut supporter une ligne
de transmission de courant (non illustrée), et un
conducteur (15) relie l'isolateur (11) à un pylône (non-
illustré).
Comme on peut le constater, l' indicateur ( 10 ) peut
être fabriqué à partir d'une seule feuille d'acier
galvanisé flexible préalablement coupée et poinçonnée,
dans laquelle l'attache (16') est de préférence une
attache étroite qui se projette d'un bout de la feuille
(12) et est coupée de manière à plier autour du point
d'attache montré. Tel qu'illustré dans la figure 3, les
moyens de butée comprennent des bandes de rebord (19) qui
sont des~butées étroites. Tant que les bouts des feuilles
(12, 12') ne sont pas complètement en contact, la
possibilité qu'elles se bloquent suite à une pointe de
courant est éliminée.
Bien que les moyens pour fournir une indication
visuelle d'une surcharge aient été décrits ci-dessus selon
la réalisation préférée comme étant l'ouverture et la
chute des feuilles semi-cylindriques, il est sous-entendu
que l'invention ne se limite pas seulement à ces moyens de
signalisation.
Par exemple, la bande articulée (14) peut être
attachée directement au câble (15) grâce aux ancrages
(20). De cette façon, l'appareil (10) ne pourra tomber du
câble (15). Il est aussi possible de loger l'appareil
(10) dans un boîtier étanche ou sous un auvent ou une
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toiture approprié pour le protëger des intempéries et
prévenir une défaillance due au gel.
Les moyens pour fournir un signal, selon l'invention,
peuvent aussi comprendre tout signal visuel déclenché par
5 le rapprochement des feuilles ferromagnétiques lorsque la
force d'attraction dépasse un seuil prédéterminé. Par
exemple, le rapprochement des feuilles peut actionner une
tige pointue qui déchire une membrane lorsque la force
d'attraction dépasse un seuil prédéterminé, la membrane
10 isolant différents fluides qui , lorsque mélangés,
fournissent une indication visuelle claire. Ces fluides
peuvent être contenus dans des récipients translucides en
surface des feuilles. Comme alternative, lé rapprochement
des feuilles ferromagnétiques peut être opposé par
l'action d'un ressort qui devient dénaturé lors d'un tel
rapprochement, devenant alors irréversible ou d'autres
moyens tel un loquet qui fait en sorte que le
rapprochement devienne irréversible, et ce rapprochement
des feuilles ferromagnétiques peut produire une indication
visuelle de celui-ci. Une telle indication visuelle peut
être obtenue par le dévoilement d'un motif de couleur
vive, ou encore en permettant aux feuilles de se
rapprocher l'une vers l'autre à l'intérieur d'un boîtier
transparent dans lequel les feuilles déplacent une
multitude de plaquettes allongées pour dévoiler une
multitude correspondante de bandes de couleur vive.
Dans la réalisation préférée décrite plus haut,
l'indicateur est installé sur un câble d'ancrage
d'isolateur (15). Bien entendu, l'indicateur peut être
utilisé sur une tige de paratonnerre, sur n'importe quelle
ligne dans un réseau électrique ou du côté de la mise à la
terre de tout appareil de protection de pointes de
courant. Dans le dernier cas, le seuil de la "pointe de
courant" peut être nominalement bas. Toutefois le courant
forme habituellement une pointe élevée de courant allant
de zéro jusqu'au courant de faute.
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Dans la réalisation illustrée dans les figures 6 et
7 et non revendiquée, un élément à barre droite
ferromagnétique (12) est relié par charnière à un élément
à barre ferromagnétique s'étendant autour du conducteur en
forme de L (15) qui selon la réalisation des figures 6 et
7 est une structure de support conductrice pour une ligne
de transmission électrique. Les éléments à barres
ferromagnétiques vont produire un champ magnétique induit
par le courant (30) circulant vers le bas dans le
conducteur (15) jusqu'à une base en béton (36). Le champ
magnétique induit provoque dans l'entrefer (21) une
attraction entre les éléments de bouts opposés ( 12 ) qui
est suffisante pour abaisser un bouton de contact (33)
d'une boîte d'interrupteur de signal (32) pour fournir un
signal d'indication sur la ligne (34). La charnière (14)
est conçue pour permettre au flux magnétique de passer à
travers celle-ci de sorte qu'il y a un circuit magnétique
dans les éléments (12) avec un seul entrefer (21). Afin
de simplifier l'illustration, les moyens de maintient qui
retiennent les éléments (12) et (12') autour du conducteur
(14) ne sont pas illustrés dans les figures 6 et 7. En
pratique, les moyens de maintient peuvent comprendre
n'importe quel support ou collier de fixation pour retenir
les élément (12) et (12') en position, soit connectés au
conducteur ( 15 ) ou à la base ( 36 ) . Dans le cas où les
éléments (12) et (12') formeraient un parcours conducteur
de courant (30) de telle sorte que trop peu de courant
traverserait le conducteur (15) et induirait par
conséquent un champ magnétique dans les éléments
ferromagnétiques ( 12 ) et ( 12' ) , des moyens peuvent être
prévus afin d'assurer que le courant (30) demeure dans le
conducteur (15). Par exemple, les moyens de maintient
peuvent isoler les éléments (12) et (12') de la surface du
conducteur (15).
On peut donc constater que l'utilisation d'un
'interrupteur (32) et (33), soit électrique, soit électro-
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optique ou à effet de Hall peut servir à fournir un signal
en réponse au champ magnétique concentré dans l'entrefer
(21). Dans le cas d'un interrupteur à effet de Hall,
l'interrupteur est placé dans l'entrefer pour subir le
plus grand champ magnétique.
Bien entendu, l'entrefer (21) n'est pas
nécessairement un espace d'air mais peut être rempli avec
un matériau spongieux et peut quand même commander un
bouton interrupteur (33) ou un mécanisme de libération
l0 ( 16 ) , ( 18 ) , ou il pourrait être rempli avec un matériau
solide à l'exception d'un interrupteur à commande
magnétique pourvu que 1e matériau spongieux ou solide ne
provoque pas une interférence substantielle avec le champ
magnétique.
