FR2875939A1 - Dispositif de type "prises electriques" utilisant l'influence sans contact - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une liaison amovible simple et sécurisée entre un générateur haute tension haute fréquence et une charge du même type. Elle est basée sur un dispositif de type condensateur à influence permettant le transport de l'énergie électrique à courte distance.Le dispositif est constitué d'au moins deux électrodes recouvertes d'un isolant électrique (3), positionnées en vis a vis à courte distance. La première, l'électrode génératrice (1), est reliée par un fil conducteur (6) au générateur (4). La seconde l'électrode électromotrice (2) est reliée par un fil conducteur (7) à la charge (5). Les électrodes sont maintenues en place mécaniquement, par exemple, par l'utilisation de matériaux aimantés (11), la liaison pouvant toutefois permettre une rotation libre sur l'axe ou une translation libre dans une direction ou dans un plan perpendiculaires à l'axe.Le dispositif est particulièrement adapté à l'alimentation de tout dispositif électrique de petite et moyenne puissance, éventuellement mobile, fonctionnant en haute tension haute fréquence.

Description

L'invention se rattache au domaine du transport de l'énergie électrique,
elle fait appel à la technique du transport de l'énergie électrique à courte distance par influence. L'invention peut être considérée comme une forme particulière de condensateur électrique ou d'agencement de condensateurs électriques.
Le transfert de l'énergie électrique pour des dispositifs amovibles nécessitant un raccordement provisoire à une source d'énergie électrique est traditionnellement assuré par des contacts entre plusieurs électrodes, une partie au moins de l'ensemble des électrodes étant amovible de manière à pouvoir rompre le lien mécanique. Ce type de dispositif, appelé couramment: prises électriques , présente l'inconvénient d'être sensible d'une part aux usures mécaniques par frottements ou déformations et d'autre part à l'usure électrochimique par oxydation naturelle due au milieu ambiant ou provoquée par la présence d'arcs électriques à chaque rupture de la liaison. Ils peuvent par ailleurs faire courir des risques d'électrocution à l'utilisateur.
Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients tout en permettant une connexion extrêmement pratique et parfaitement sécurisée. En effet suivant l'invention, la transmission de l'énergie ne se fait plus par contact direct mais par influence à courte distance. Le contact n'étant plus nécessaire, les électrodes peuvent être entièrement protégées par un matériau isolant ce qui permet de réduire grandement la corrosion des électrodes avec le temps ainsi que le risque d'électrocution des utilisateurs.
Le dispositif est constitué d'au moins deux parties. Chaque partie pouvant être appelée prise se compose d'une ou d'un jeu d'électrodes solidement reliées entres-elles et protégées de l'environnement extérieur par l'usage de matériaux isolants. Les parties sont maintenues mécaniquement face à face de telle manière que les électrodes présentent des surfaces en vis à vis à courte distance les unes des autres sans qu'un contact électrique direct ne soit réalisé. L'assemblage des parties est tel que certaines d'entres-elles peuvent être retirées de l'assemblage par une action mécanique simple et réversible.
L'usage d'un couplage par influence relativement faible impose pour la transmission de puissances significatives l'utilisation de générateurs haute tension haute fréquence (dans la suite H.T.H.F). Les hautes fréquences utilisées doivent rester suffisamment basses pour que le rayonnement électromagnétique ne représente qu'une part assez faible de l'énergie transportée. Cette dernière condition impose que la longueur des fils conducteurs utilisés reste assez faible devant la longueur d'onde dans le milieu diélectrique environnant. L'usage de hautes tensions permet par ailleurs la circulation d'une faible intensité dans les fils qui pourrons donc être de petite taille et ou composés de très peu de matériau conducteur.
Afin d'augmenter la capacité de couplage entre les électrodes en influence, il pourra être fait usage de matériaux isolants de forte permittivité électrique dans les zones ou l'influence est exploitée.
La figure 1 représente un mode de réalisation de l'invention où simplement deux prises mono-électrode sont utilisées. L'électrode (1), appelée dans la suite électrode génératrice, est reliée par un fil électrique (6) au générateur H.T.H.F (4). L'électrode (2), appelée par la suite électrode électromotrice, est reliée de son côté à la charge H.T.H. F (5) par un fil électrique (7). Les électrodes sont recouvertes d'un matériau isolant représenté par une surface hachurée (3). La liaison mécanique est représentée symboliquement par les flèches (8).
La liaison mécanique peut prendre des formes extrêmement variées. La force de liaison peut ainsi être une force de contact, une force électrique ou magnétique, 25 la force de gravitation, ou toute combinaison de ces forces.
Un des nombreux modes possibles de réalisation de la liaison mécanique est représenté sur la figure 2. Dans ce mode, l'électrode génératrice (1) enserre partiellement l'électrode électromotrice (2), la forme de la prise génératrice provoque un blocage latéral de la prise contenant l'électrode électromotrice, un dispositif auxiliaire de verrouillage constitué d'une pièce mécanique mobile (9) repoussée par un ressort (10) empêche le retrait inopiné de la prise. Ces pièces étant réalisées de préférence dans un matériau isolant.
Selon un autre mode représenté sur la figure 3 la prise est agencée verticalement, l'électrode amovible (2) est maintenue en place sous l'action de son 5 propre poids figuré par la flèche noire verticale sur la figure.
Selon un autre mode représenté sur la figure 4 des matériaux aimantés (11) de structure dipolaire (zones sombres/hachures horizontales sur la figure) sont utilisés pour maintenir en place les deux électrodes (1) et (2).
Le matériau magnétique peut constituer tout ou partie d'une ou des électrodes 10 s'il est conducteur ou une partie de l'isolant s'il est lui même isolant.
Il est aussi possible que la liaison mécanique entre la ou les prises génératrices et la ou les prises électromotrices présente certains degrés de liberté.
Selon le mode représenté sur la figure 5, les deux prises mono-électrodes représentées par leur seules électrodes, sont telles que la prise contenant l'électrode génératrice (1) est fixe alors que celle contenant l'électrode électromotrice (2) tourne par rapport à l'axe de symétrie du système, la rotation est représentée par la flèche circulaire.
La figure 6 représente une autre situation où une prise électromotrice mobile peut se déplacer dans une direction donnée par rapport à une prise génératrice fixe. Dans ce mode de réalisation, l'électrode génératrice (1) est très allongée et l'électrode électromotrice (2) est mobile le long de l'électrode génératrice, le déplacement possible est figuré par des flèches horizontales.
D'une manière plus générale les déplacements possibles, sans rompre la liaison, sont soit une rotation différentielle autour de l'axe principal entre les prises, soit un déplacement différentiel entre ces dernières dans un plan perpendiculaire à cet axe, ou une combinaison de ces mouvements.
En ce qui concerne l'agencement du jeu d'électrodes pour une prise donnée et 1 'agencement des prises entres-elles, de nombreuses configurations sont aussi possibles, Le nombre des électrodes, leur forme, la forme des surfaces en contact entre deux prises, peut varier. Une électrode d'une prise donnée peut être en liaison avec plusieurs autres éventuellement situées sur plusieurs prises différentes.
La figure 7 représente un mode de réalisation où une prise contenant deux électrodes électromotrices (2) est reliée à une prise contenant deux électrodes génératrices (1).
La figure 8 représente un mode de réalisation ou une prise contenant plusieurs électrodes électromotrices (2) est reliée à une prise contenant une seule électrode génératrice (1).
lo L'invention peut être utilisée pour l'alimentation de tous types de dispositifs électriques mobiles de petites ou moyennes puissances. Elle est aussi adaptée au cas de l'alimentation de dispositifs fixes mais que l'on souhaite pouvoir déconnecter mécaniquement du réseau. Elle peut permettre de réaliser des connexions pour des dispositifs immergés dans un fluide isolant ou conducteur. D'une manière générale elle peut être utilisée dans tous les cas ou la sécurité est un facteur important.

Claims (6)

    REVENDICATIONS
  1. [1] Dispositif de type prises électriques permettant le raccordement d'un dispositif consommant de l'énergie électrique à une source en produisant, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'au moins deux électrodes, assez proches sans être en contact, présentant des surfaces en vis à vis, maintenues en position par une liaison de type mécanique et telle que l'une au moins des électrodes soit amovible par rupture totale réversible de ladite liaison.
  2. [2] Le dispositif suivant la revendication [1] est caractérisé par le fait que les électrodes sont reliées à des dispositifs producteurs ou consommateurs d'énergie électrique de type haute tension haute fréquence par un ou plusieurs fils conducteurs de l'électricité d'assez courtes longueurs pouvant être de très petits diamètres ou contenir très peu de matériau conducteur.
  3. [3] Le dispositif suivant l'une des revendications précédentes est caractérisé par le fait que les électrodes et les fils électriques qui sont reliés à ces dernières peuvent être partiellement ou totalement recouverts d'un ou plusieurs matériaux isolants de permittivité électrique éventuellement élevée.
  4. [4] Le dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes est caractérisé par le fait que les électrodes, l'agencement des électrodes, comme la liaison mécanique amovible, peuvent prendre des formes extrêmement variées. Les forces impliquées dans la liaison mécanique peuvent être: des forces de contact, des forces liées à la gravité, des forces électriques ou magnétiques ou toute combinaison de ces forces.
  5. [5] Le dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes est caractérisé par le fait que des liaisons multiples sont possibles. Par exemple une 30 prise comportant plusieurs électrodes génératrices peut être reliée à une ou plusieurs prises, éventuellement amovibles séparément, contenant une ou plusieurs électrodes électromotrices.
  6. [6] Le dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes est caractérisé par le fait que la liaison mécanique peut présenter un certain nombre de degrés de liberté. A ce titre, une rotation différentielle autour de l'axe principal, un déplacement différentiel dans le plan perpendiculaire à cet axe, ou une combinaison de ces mouvements est possible.
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