FR3011670A1 - ELECTRIC HARNESS WITH LOW LINEAR CAPACITY - Google Patents
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Abstract
Un harnais (100) pour la liaison électrique entre plusieurs équipements comprend un faisceau (110) formé d'un ou plusieurs câbles électriques (111) entourés par une gaine de blindage conductrice (120) et au moins un élément d'écartement (130) interposé entre le faisceau (110) et la gaine de blindage (120). Chaque élément d'écartement maintient la gaine de blindage à une distance déterminée du faisceau de manière à limiter la capacité linéique en mode commun CMC du harnais à une valeur inférieure à 676 pF, la capacité linéique en mode commun CMC du harnais étant calculée avec la formule suivante : CMC = A x /log(D/d) où : - A est une constante, - est la permittivité équivalente du milieu présent entre le faisceau et la gaine de blindage, - D est le diamètre de la gaine de blindage, - d est le diamètre du faisceau.A harness (100) for the electrical connection between a plurality of equipment includes a harness (110) formed of one or more electrical cables (111) surrounded by a conductive shielding sheath (120) and at least one spacer (130). interposed between the beam (110) and the shielding sheath (120). Each spacer element holds the shielding sheath at a determined distance from the bundle so as to limit the CMC common mode linear capacitance of the harness to a value of less than 676 pF, the CMC common mode linear capacitance of the harness being calculated with the following formula: CMC = A x / log (D / d) where: - A is a constant, - is the equivalent permittivity of the medium present between the beam and the shielding sheath, - D is the diameter of the shielding sheath, d is the diameter of the beam.
Description
Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte aux harnais électriques blindés. L'invention concerne plus particulièrement mais non exclusivement les harnais électriques utilisés dans des aéronefs.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to shielded electrical harnesses. The invention relates more particularly, but not exclusively, to electrical harnesses used in aircraft.
Un harnais électrique est un ensemble de fils ou câbles électriques de différentes jauges groupés en faisceau électrique et cheminant ensemble et aboutissant à des connecteurs. Un harnais peut comporter des traversées de cloison. Plusieurs branches peuvent composer un harnais.An electrical harness is a set of electrical wires or cables of different gauges grouped into electrical bundles and running together and ending in connectors. A harness may include bulkheads. Several branches can compose a harness.
Le harnais est dit « blindé » lorsqu'une gaine de blindage conductrice, par exemple une tresse métallique, enveloppe jusqu'aux connecteurs l'ensemble du harnais et ses éventuelles branches de dérivation. Dans le cadre des programmes de développement d'avions toujours plus électriques, les harnais sont de plus en plus nombreux. Le harnais électrique est maintenant considéré comme un système à part entière par les organismes de régultaions FAA et EASA et doit répondre aux exigences d'EWIS (« Electrical Wiring Interconnection System »). Dans les avions, les harnais électriques sont généralement utilisés pour la transmission de signaux de « puissance » entre une source d'énergie électrique et une charge (par exemple un actionneur). Cette transmission de puissance est source de nombreuses perturbations et de pertes. Des harnais blindés sont utilisés pour assurer cette fonction de transmission de puissance car ils permettent de répondre aux problèmes de compatibilité électromagnétique. Les harnais blindés sont en général « sur-tressés », c'est-à-dire que la tresse de blindage est en contact intime avec les câbles ou fils électriques constituants le faisceau du harnais. Ce type de harnais a pour but de contenir les émissions rayonnées à l'intérieur de la gaine de blindage et d'exclure les émissions rayonnées de sources se trouvant à l'extérieur du harnais afin de s'affranchir des perturbations électromagnétiques. Cependant, en raison des couplages qui peuvent apparaître entre les câbles du faisceau et la gaine de blindage conductrice, la technologie de harnais blindés sur-tressés ne permet pas de minimiser suffisamment le courant en mode commun, mode dans lequel le harnais rayonne le plus. Or, il existe un besoin pour disposer de harnais blindés qui assurent une minimisation des pertes et des perturbations en mode 10 commun. Objet et résumé de l'invention 15 A cet effet, la présente invention propose un harnais pour la liaison électrique entre plusieurs équipements, ledit harnais comprenant un faisceau formé d'un ou plusieurs câbles électriques entourés par une gaine de blindage conductrice, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément d'écartement interposé entre le faisceau et la gaine de 20 blindage, chaque élément d'écartement maintenant la gaine de blindage à une distance déterminée du faisceau de manière à limiter la capacité linéique en mode commun Cmc du harnais à une valeur inférieure à 676 pF, la capacité linéique en mode commun Cmc du harnais étant calculée avec la formule suivante : 25 Cric= A x Ee log(D/d) où : - A est une constante, 30 - Ee est la permittivité du milieu présent entre le faisceau et la gaine de blindage, - D est le diamètre de la gaine de blindage, - d est le diamètre du faisceau. Ainsi, comme expliqué plus loin en détails, en utilisant des 35 moyens pour maintenir le faisceau électrique à une distance déterminée de la gaine de blindage, on obtient un harnais blindé dont la capacité linéique en mode commun est suffisamment faible pour empêcher un couplage capacitif significatif entre la gaine de blindage et les câbles électriques du faisceau. Les pertes ainsi que les rayonnements perturbateurs en mode commun dans le harnais sont alors considérablement réduits rendant le harnais de l'invention particulièrement performant pour la transmission de signaux de puissance. Selon un premier aspect de l'invention, la permittivité équivalente du volume présent entre le faisceau et la gaine blindage est inférieure ou égale à 2 F.nril. Comme expliqué ci-après, cela permet de limiter la distance d'écartement nécessaire entre le faisceau et la gaine de blindage à des valeurs correspondant à un faible encombrement tout en obtenant une capacité linéique en mode commun inférieure à 676 pF. Selon un mode de réalisation du harnais de l'invention, celui-ci comprend au moins un élément d'écartement tubulaire enroulé autour du faisceau, l'élément tubulaire présentant une section correspondant à la distance d'écartement entre la gaine de blindage et le faisceau. Dans ce cas, chaque spire de l'élément d'écartement tubulaire peut s'étendre sur une longueur déterminée du harnais, notamment afin d'assurer un écartement homogène dans tous le harnais et/ou compenser les efforts auxquels peut être soumis le harnais. L'élément d'écartement peut être réalisé en un matériau choisi parmi au moins un des matériaux suivants : PTFE (TéflonTm ou PolyTétraFluoroEthylène), ETFE (Tefzer ou EthylèneTetraFluoroEthylène), PFA (TétraFluoroEthylène ou PerFluoroAlkoxy), FEP (TétraFluoroEthylène ou PerfluoroPropylène), bois sec, mousse polyuréthane, StyrofoamTM. Selon un aspect de l'invention, l'élément d'écartement est constitué d'un tube convoluté, ce qui permet une mise en oeuvre aisée du harnais selon l'invention et un maintien homogène de la distance d'écartement entre le faisceau et la gaine de blindage du harnais. Selon un autre mode de réalisation du harnais de l'invention, celui-ci comprend une pluralité d'éléments d'écartement tubulaires s'étendant axialement dans le harnais, les éléments d'écartement tubulaires étant répartis uniformément autour du faisceau. Les éléments d'écartement tubulaires peuvent être en un matériau choisi parmi au moins un des matériaux suivants : PTFE (TéflonTm ou PolyTétraFluoroEthylène), ETFE (Tefzer ou Ethylène- TetraFluoroEthylène), PFA (TétraFluoroEthylène ou PerFluoroAlkoxy), FEP (TétraFluoroEthylène ou PerfluoroPropylène), bois sec, mousse polyuréthane, StyrofoamTM. Selon encore un autre mode de réalisation du harnais de l'invention, celui-ci comprend une pluralité d'éléments d'écartement annulaires répartis sur la longueur du harnais, chaque élément d'écartement annulaire comportant une ouverture centrale pour le passage du faisceau, la largeur de chaque élément d'écartement annulaire correspondant à la distance d'écartement entre la gaine de blindage et le faisceau. L'invention a également pour objet un aéronef comprenant au moins un harnais selon l'invention destiné à transférer de la puissance entre une source électrique et une charge. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un harnais conformément à un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe du harnais de la figure 1; - la figure 3 montre des courbes d'évolution de la capacité linéique en mode commun dans un harnais en fonction du rapport entre le diamètre de la gaine de blindage et le diamètre du faisceau du harnais et pour différentes valeurs de permittivité ; - la figure 4 est une vue en perspective d'un harnais conformément à un autre mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue en coupe du harnais de la figure 4; - la figure 6 est une vue en perspective d'un harnais conformément à un autre mode de réalisation de l'invention ; - la figure 7 est une vue en coupe du harnais de la figure 6; - la figure 8 est une vue en perspective d'un harnais conformément à un autre mode de réalisation de l'invention ; - la figure 9 est une vue en coupe du harnais de la figure 8.The harness is said to be "shielded" when a conductive shielding sheath, for example a metal braid, wraps all the harness and its possible branch branches to the connectors. As part of the increasingly electric aircraft development programs, harnesses are becoming more numerous. The electrical harness is now considered as a separate system by the FAA and EASA regultaion agencies and must meet the requirements of EWIS ("Electrical Wiring Interconnection System"). In aircraft, electrical harnesses are generally used for the transmission of "power" signals between a source of electrical energy and a load (for example an actuator). This power transmission is a source of many disturbances and losses. Shielded harnesses are used to provide this power transmission function as they address electromagnetic compatibility issues. The armored harnesses are generally "over-braided", that is to say that the shielding braid is in intimate contact with the cables or electrical son constituting the beam of the harness. This type of harness is intended to contain the emissions radiated inside the shielding sheath and to exclude radiated emissions from sources located outside the harness in order to overcome the electromagnetic disturbances. However, because of the couplings that may appear between the cables of the beam and the conductive shielding sheath, the technology of braided armored harnesses does not sufficiently minimize the current in common mode, in which mode the harness radiates the most. However, there is a need for armored harnesses that minimize losses and disturbances in common mode. OBJECT AND SUMMARY OF THE INVENTION To this end, the present invention proposes a harness for the electrical connection between several equipment, said harness comprising a beam formed of one or more electrical cables surrounded by a conductive shielding sheath, characterized in that it comprises at least one spacing element interposed between the beam and the shielding sheath, each spacer element holding the shielding sheath at a determined distance from the beam so as to limit the common mode linear capacitance Cmc of the beam. harness at a value of less than 676 pF, the common mode linear capacity Cmc of the harness being calculated with the following formula: Cric = A x Ee log (D / d) where: - A is a constant, 30 - Ee is the permittivity of the medium present between the beam and the shielding sheath, - D is the diameter of the shielding sheath, - d is the diameter of the beam. Thus, as explained later in detail, using means for maintaining the electrical harness at a determined distance from the shielding sheath, a shielded harness is obtained whose common mode linear capacitance is sufficiently low to prevent significant capacitive coupling. between the shielding sheath and the electrical cables of the bundle. The losses as well as the disruptive radiation in common mode in the harness are then considerably reduced making the harness of the invention particularly powerful for the transmission of power signals. According to a first aspect of the invention, the equivalent permittivity of the volume present between the beam and the shielding sheath is less than or equal to 2 F.nril. As explained below, this makes it possible to limit the distance required between the beam and the shielding sheath to values corresponding to a small space while obtaining a common mode linear capacitance of less than 676 pF. According to one embodiment of the harness of the invention, it comprises at least one tubular spacing element wound around the bundle, the tubular element having a section corresponding to the spacing distance between the shielding sheath and the beam. In this case, each turn of the tubular spacing element may extend over a determined length of the harness, in particular to ensure a homogeneous spacing in all the harness and / or compensate for the forces to which the harness may be subjected. The spacer element may be made of a material chosen from at least one of the following materials: PTFE (TeflonTm or PolyTetrafluoroethylene), ETFE (Tefzer or EthyleneTetraFluoroEthylene), PFA (tetrafluoroethylene or PerFluoroalkoxy), FEP (tetrafluoroethylene or perfluoropropylene), wood dry, polyurethane foam, StyrofoamTM. According to one aspect of the invention, the spacer element consists of a convoluted tube, which allows an easy implementation of the harness according to the invention and a homogeneous maintenance of the spacing distance between the beam and the armor sheath of the harness. According to another embodiment of the harness of the invention, it comprises a plurality of tubular spacers extending axially in the harness, the tubular spacers being distributed uniformly around the beam. The tubular spacers may be of a material selected from at least one of the following materials: PTFE (TeflonTm or PolyTetrafluoroethylene), ETFE (Tefzer or Ethylene-TetraFluoroethylene), PFA (tetrafluoroethylene or PerFluoroalkoxy), FEP (tetrafluoroethylene or perfluoropropylene), dry wood, polyurethane foam, StyrofoamTM. According to yet another embodiment of the harness according to the invention, the latter comprises a plurality of annular spacing elements distributed over the length of the harness, each annular spacing element comprising a central opening for the passage of the beam, the width of each annular spacer element corresponding to the spacing distance between the shielding sheath and the bundle. The invention also relates to an aircraft comprising at least one harness according to the invention for transferring power between an electrical source and a load. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the following description of particular embodiments of the invention, given by way of non-limiting examples, with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a perspective view of a harness according to one embodiment of the invention; - Figure 2 is a sectional view of the harness of Figure 1; FIG. 3 shows evolution curves of the common mode linear capacitance in a harness as a function of the ratio between the diameter of the shielding sheath and the harness bundle diameter and for different permittivity values; FIG. 4 is a perspective view of a harness according to another embodiment of the invention; - Figure 5 is a sectional view of the harness of Figure 4; FIG. 6 is a perspective view of a harness according to another embodiment of the invention; - Figure 7 is a sectional view of the harness of Figure 6; FIG. 8 is a perspective view of a harness according to another embodiment of the invention; - Figure 9 is a sectional view of the harness of Figure 8.
Description détaillée d'un mode de réalisation La présente invention propose un harnais blindé qui peut être utilisé notamment, mais non exclusivement, pour la transmission d'énergie et/ou d'informations (signaux de commande, de mesure, etc.) entre des équipements électriques ou électroniques embarqués dans des aéronefs. Le harnais selon l'invention est particulièrement adapté pour transférer de la puissance entre une source électrique et une charge (par exemple un actionneur). Comme expliqué ci-après en détails, la structure du harnais de l'invention est remarquable en ce qu'elle permet d'éloigner et de maintenir la gaine de blindage à une distance déterminée de la surface du faisceau électrique. Cet écartement permet de diminuer la capacité linéique en mode commun Cmc du harnais qui est inversement proportionnel à la distance d entre la gaine de blindage et le faisceau électrique (Cmc=f(l/d)). L'effet de couplage capacitif dans le harnais est ainsi considérablement réduit en comparaison avec un harnais blindé de type sur-tressé. Un harnais 100 conforme à un mode de réalisation de l'invention est représenté sur la figure 1. Le harnais 100 comprend un faisceau 110 formé ici de trois câbles électriques 111, chacun formés d'un fil conducteur 1110 entouré d'une gaine isolante 1111 et une gaine de blindage 120 entourant le faisceau 110. La gaine de blindage 120 est constituée d'un conducteur souple comme par exemple une tresse métallique qui enveloppe jusqu'aux connecteurs (non représentés sur la figure 1) l'ensemble du harnais et ses éventuelles branches de dérivation. Conformément à l'invention, le harnais 100 comprend en outre un élément d'écartement constitué ici par un tube creux ou plein 130 interposé entre le faisceau 110 et la gaine de blindage 120. Le tube 130 est enroulé autour du faisceau 110 suivant un pas p. Le diamètre ou section clin du tube 130 détermine la distance d'écartement de entre le faisceau 110 et la gaine de blindage 130. L'utilisation d'un ou plusieurs éléments d'écartement interposés entre le faisceau et la gaine de blindage permet de maintenir la gaine de blindage à une distance déterminée du faisceau de manière à limiter la capacité linéique en mode commun Cmc du harnais, la capacité Cmc du harnais étant calculée avec la formule suivante : Cmc = A X Ee / log(D/d) (1) où : A est une constante égale à 55.10-12 F.m-1, Ee est la permittivité du volume présent entre le faisceau et la gaine de blindage, D est le diamètre de la gaine de blindage, d est le diamètre du faisceau. Comme illustré sur la figure 2, le diamètre d du faisceau correspond au diamètre du cercle dans lequel s'inscrivent les câbles constituants le faisceau.DETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENT The present invention proposes a shielded harness which may be used in particular, but not exclusively, for the transmission of energy and / or information (control signals, measurement signals, etc.) between electrical or electronic equipment embedded in aircraft. The harness according to the invention is particularly suitable for transferring power between an electrical source and a load (for example an actuator). As explained below in detail, the structure of the harness of the invention is remarkable in that it allows the shielding sheath to be moved away and maintained at a determined distance from the surface of the electric harness. This spacing makes it possible to reduce the common mode linear capacitance Cmc of the harness which is inversely proportional to the distance d between the shielding sheath and the electrical harness (Cmc = f (l / d)). The capacitive coupling effect in the harness is thus considerably reduced in comparison with an armored harness of the braided type. A harness 100 according to one embodiment of the invention is shown in Figure 1. The harness 100 comprises a beam 110 formed here of three electric cables 111, each formed of a conductive wire 1110 surrounded by an insulating sheath 1111 and a shielding sheath 120 surrounding the beam 110. The shielding sheath 120 consists of a flexible conductor such as for example a metal braid which wraps up to the connectors (not shown in FIG. 1) the whole of the harness and its branches of derivation. According to the invention, the harness 100 further comprises a spacer element constituted here by a hollow or solid tube 130 interposed between the beam 110 and the shielding sheath 120. The tube 130 is wound around the beam 110 in a step p. The diameter or clipping section of the tube 130 determines the spacing distance between the beam 110 and the shielding sheath 130. The use of one or more spacer elements interposed between the beam and the shielding sheath makes it possible to maintain the shielding sheath at a determined distance from the beam so as to limit the common mode linear capacitance Cmc of the harness, the capacity Cmc of the harness being calculated with the following formula: Cmc = AX Ee / log (D / d) (1) where: A is a constant equal to 55.10-12 Fm-1, Ee is the permittivity of the volume present between the beam and the shielding sheath, D is the diameter of the shielding sheath, d is the beam diameter. As illustrated in FIG. 2, the diameter d of the bundle corresponds to the diameter of the circle in which the cables constituting the bundle are inscribed.
La permittivité Ee est la permittivité, dite « équivalente », du volume V ménagé entre le faisceau et la gaine de blindage. Le volume V étant constitué par un milieu hétérogène, la permittivité Ee obéit à une loi de mélange qui prend en compte les proportions des différents matériaux et milieux constituants le volume V. Plus précisément, la permittivité Ee est calculée en tenant compte de la permittivité du ou des matériaux constitutifs du ou des éléments d'écartement et du ou des milieux présents dans les portions du volume V non occupés par le ou les éléments d'écartement, ces portions étant le plus souvent occupées par de l'air. Ainsi, la permittivité Ee est calculée à partir de la formule suivante : Ee = (Vrnat/Vtot) X Ernat + (Vair/Vtot) X Eair (2) où : Vmat correspond au volume de matériau qui compose le ou les éléments d'écartement et qui est présent entre le faisceau et la gaine de blindage, Vtot correspond au volume total présent entre le faisceau et la gaine de blindage, Emat est la permittivité du matériau qui compose le ou les éléments d'écartement, Vair correspond au volume d'air présent entre le faisceau et le blindage (Vtot - Vmat), Eair est la permittivité de l'air. La formule (2) montre que la capacité linéique en mode commun Cmc du harnais dépend du rapport D/d et de la permittivité Ee. Conformément à l'invention, la distance d'écartement entre le faisceau et le blindage, agissant directement sur le rapport D/d, et la permittivité sont déterminées de manière à limiter la capacité linéique en mode commun Cmc du harnais à une valeur inférieure ou égale à 676 pF, En effet, en limitant la capacité linéique en mode commun Cric du harnais à une valeur inférieure ou égale à 676 pF, on améliore le filtrage du courant de mode commun (Imc) comme le montre la formule suivante : Imc(w)=jwCmcV(w) (3) où : - co est la pulsation, et - V la tension. La formule (3) montre bien que, pour une tension V constante, le courant de mode commun Imc diminue si la valeur de la capacité linéique en mode commun Cmc diminue aussi. La réduction de la capacité linéique en mode commun permet, par conséquent, de réduire significativement la conduction et le rayonnement des ondes électromagnétiques susceptibles de perturber le bon fonctionnement des équipements environnants. Le harnais selon l'invention présente ainsi des effets perturbateurs très limités qui lui permettent de répondre aux exigences en matière de compatibilité électromagnétiques définies par les normes aéronautiques. La réduction de la capacité linéique en mode commun permet également de réduire de façon importante les pertes en ligne (dissipation de puissance) entre deux systèmes reliés ensemble par le harnais de l'invention. A titre de d'exemple, dans une configuration de type sur-tressé, dans laquelle la capacité linéique en mode commun du harnais est très élevée devant la capacité de la charge, le harnais dissipe environ 2/3 de la puissance transmise pour le fonctionnement de la charge. La figure 3 montre l'évolution de la capacité linéique en mode commun en fonction de la valeur du rapport D/d pour différentes valeurs de permittivité Ee, à savoir 1 F.m-1, 1,3 F.m-1, 1,5 F.rn-1 et 2 F.rn-1. La capacité linéique en mode commun augmente à mesure que la permittivité augmente. On constate que la capacité linéique en mode commun décroît très rapidement lorsque le rapport D/d est supérieur à 1, c'est-à-dire dès que la gaine de blindage est écartée du faisceau. Comme montré sur les courbes de la figure 3, on détermine, pour une valeur de permittivité donnée Ee, un rapport D/d permettant de limiter la capacité linéique en mode commun à une valeur inférieure à 676 pF conformément à l'invention. La valeur du rapport D/d est déterminée par la distance d'écartement entre le faisceau et la gaine de blindage qui est égale à la différence entre le diamètre D de la gaine de blindage et le diamètre d du faisceau. Afin de limiter la distance d'écartement nécessaire entre le faisceau et la gaine de blindage pour obtenir une capacité linéique en mode commun inférieure à 676 pF, on choisit de préférence un volume V présentant une permittivité Ee inférieure ou égale à 2 F.rn-1. On limite ainsi les dimensions extérieures et l'encombrement du harnais, ce qui est avantageux dans le cas par exemple d'un aéronef où les espaces de logement des harnais sont limités. Dans ce cas, le ou les éléments d'écartement sont réalisés avec un ou plusieurs matériaux présentant chacun une permittivité inférieure ou égale à 2 F.m-1 ou une valeur de permittivité telle qu'en fonction de leur proportion par rapport à l'air dans le volume considéré, la permittivité globale reste inférieure ou égale à 2 F.rn-1. A titre d'exemples non limitatifs, la mousse de styrol (StyrofoamTM) ou certains bois secs présentent une permittivité inférieure à 2 F.m-1.The permittivity Ee is the so-called "equivalent" permittivity of the volume V formed between the beam and the shielding sheath. The volume V being constituted by a heterogeneous medium, the permittivity Ee obeys a law of mixing which takes into account the proportions of the different materials and media constituting the volume V. More precisely, the permittivity Ee is calculated taking into account the permittivity of the or constituent materials of the spacer element (s) and medium (s) present in the portions of the volume V not occupied by the spacer element (s), these portions being most often occupied by air. Thus, the permittivity Ee is calculated from the following formula: Ee = (Vrnat / Vtot) X Ernat + (Vair / Vtot) X Eair (2) where: Vmat corresponds to the volume of material that composes the element or elements of distance and which is present between the beam and the shielding sheath, Vtot corresponds to the total volume present between the beam and the shielding sheath, Emat is the permittivity of the material that makes up the spacer element or elements, Vair corresponds to the volume of the air between the beam and the shield (Vtot - Vmat), Eair is the permittivity of the air. The formula (2) shows that the Cmc common mode linear capacitance of the harness depends on the ratio D / d and the permittivity Ee. According to the invention, the spacing distance between the beam and the shield, acting directly on the ratio D / d, and the permittivity are determined so as to limit the common mode linear capacitance Cmc of the harness to a lower value or equal to 676 pF, Indeed, by limiting the linear capacitance in common mode Jack of the harness to a value less than or equal to 676 pF, the filtering of the current of common mode (Imc) is improved as shown by the following formula: Imc ( w) = jwCmcV (w) (3) where: - co is the pulsation, and - V is the voltage. The formula (3) shows that, for a constant voltage V, the common mode current Imc decreases if the value of the common mode linear capacitance Cmc also decreases. The reduction of the linear capacitance in common mode therefore makes it possible to significantly reduce the conduction and the radiation of the electromagnetic waves likely to disturb the proper functioning of the surrounding equipment. The harness according to the invention thus has very limited disturbing effects that enable it to meet the requirements for electromagnetic compatibility defined by the aeronautical standards. The reduction of the linear capacitance in common mode also makes it possible to significantly reduce line losses (power dissipation) between two systems connected together by the harness of the invention. By way of example, in an over-braided type configuration, in which the common mode linear capacity of the harness is very high in relation to the capacity of the load, the harness dissipates about 2/3 of the power transmitted for operation. of the charge. FIG. 3 shows the evolution of the common mode linear capacitance as a function of the value of the ratio D / d for different permittivity values Ee, namely 1 Fm-1, 1.3 Fm-1, 1.5 F. rn-1 and 2 F.rn-1. Linear capacitance in common mode increases as the permittivity increases. It can be seen that the linear capacity in common mode decreases very rapidly when the ratio D / d is greater than 1, that is to say as soon as the shielding sheath is moved away from the beam. As shown in the curves of FIG. 3, a D / d ratio is determined for a given permittivity value Ee, which makes it possible to limit the common mode linear capacitance to a value of less than 676 pF in accordance with the invention. The value of the D / d ratio is determined by the spacing distance between the beam and the shielding sheath which is equal to the difference between the diameter D of the shielding sheath and the diameter d of the beam. In order to limit the spacing distance required between the beam and the shielding sheath to obtain a common mode linear capacitance of less than 676 pF, a volume V with a permittivity Ee of less than or equal to 2 F.sub.rn is preferably chosen. 1. This limits the external dimensions and the size of the harness, which is advantageous in the case for example of an aircraft where the accommodation spaces harnesses are limited. In this case, the spacing element or elements are made with one or more materials each having a permittivity less than or equal to 2 Fm-1 or a permittivity value such as according to their proportion relative to the air in the volume considered, the overall permittivity remains less than or equal to 2 F.rn-1. As non-limiting examples, styrofoam (Styrofoam ™) or certain dry woods have a permittivity less than 2 μm-1.
Dans le mode de réalisation présenté sur les figures 1 et 2, le tube 130 présente un diamètre di3o permettant d'obtenir un rapport entre le diamètre D120 de la gaine de blindage 120 et le diamètre d110 du faisceau 110 apte à fixer la valeur de la capacité linéique en mode commun du harnais 100 à une valeur inférieure à 676 pF, la valeur du rapport D120/dno étant définie en fonction de la permittivité Ee du volume Vioo présent entre le faisceau et la gaine de blindage, le volume Vioo étant constitué à la fois du matériau du tube 130 et d'air. Le pas P130 d'enroulement du tube 130 est déterminé notamment en fonction des efforts exercés sur la gaine de blindage ou sur le harnais comme par exemple lorsque le harnais doit être courbé pour suivre son chemin de passage. Lorsque les câbles du faisceau sont torsadés, l'élément d'écartement tubulaire est de préférence enroulé en torsadé avec le même pas que celui du faisceau.In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the tube 130 has a diameter di3o making it possible to obtain a ratio between the diameter D120 of the shielding sheath 120 and the diameter d110 of the beam 110 able to set the value of the common-mode linear capacity of the harness 100 to a value of less than 676 pF, the value of the ratio D120 / dno being defined as a function of the permittivity Ee of the volume Vioo present between the beam and the shielding sheath, the volume Vioo consisting of both the material of the tube 130 and air. The pitch P130 winding of the tube 130 is determined in particular according to the forces exerted on the shielding sheath or the harness, for example when the harness must be bent to follow its path. When the bundle cables are twisted, the tubular spacer is preferably twisted in the same pitch as the bundle.
Selon une variante de réalisation, le harnais peut comprendre plusieurs tubes, similaires au tube 130 déjà décrit, enroulés autour du faisceau. La figure 4 illustre un autre mode de réalisation d'un harnais selon l'invention. Sur la figure 4, un harnais 200 comprend un faisceau 210 formé ici de trois câbles électriques 211, chacun formés d'un fil conducteur 2110 entouré d'une gaine isolante 2111 et une gaine de blindage 220 entourant le faisceau 210 constituée par exemple d'une tresse métallique qui enveloppe jusqu'aux connecteurs (non représentés sur la figure 4) l'ensemble du harnais et ses éventuelles branches de dérivation. Le harnais 200 diffère du harnais 100 déjà décrit en ce qu'il comprend plusieurs éléments d'écartement constitués ici par des tubes creux ou tuyau 230 interposés entre le faisceau 210 et la gaine de blindage 220. Les tubes 230 s'étendent axialement dans le harnais, c'est- à-dire parallèlement aux câbles 211 du faisceau 210. Les tubes 230 sont répartis uniformément autour du faisceau 210. Conformément à l'invention, les tubes 230 présentent chacun un diamètre ou section d23o permettant d'obtenir un rapport entre le diamètre D220 de la gaine de blindage 120 et le diamètre dmo du faisceau 110 apte à fixer la valeur de la capacité linéique en mode commun du harnais 200 à une valeur inférieure ou égale à 676 pF, la valeur du rapport D220/d2io étant définie en fonction de la permittivité Ee du volume Vzoo présent entre le faisceau et la gaine de blindage, le volume V200 étant constitué du matériau des tubes 230 et d'air.According to an alternative embodiment, the harness may comprise several tubes, similar to the tube 130 already described, wound around the bundle. Figure 4 illustrates another embodiment of a harness according to the invention. In FIG. 4, a harness 200 comprises a beam 210 formed here of three electric cables 211, each formed of a conducting wire 2110 surrounded by an insulating sheath 2111 and a shielding sheath 220 surrounding the beam 210 consisting for example of a metal braid which wraps to the connectors (not shown in Figure 4) all of the harness and its possible branches of derivation. The harness 200 differs from the harness 100 already described in that it comprises a plurality of spacers constituted here by hollow tubes or pipe 230 interposed between the beam 210 and the shielding sheath 220. The tubes 230 extend axially in the harness, that is to say parallel to the cables 211 of the beam 210. The tubes 230 are distributed uniformly around the beam 210. In accordance with the invention, the tubes 230 each have a diameter or section d23o to obtain a report between the diameter D220 of the shielding sheath 120 and the diameter dmo of the beam 110 able to set the value of the common mode linear capacitance of the harness 200 to a value less than or equal to 676 pF, the value of the ratio D220 / d2io being defined according to the permittivity Ee of the volume Vzoo present between the beam and the shielding sheath, the volume V200 consisting of the material of the tubes 230 and air.
Les tubes 130 et 230 peuvent notamment être réalisés avec un des matériaux suivants : PTFE (TéflonTm ou PolyTétraFluoroEthylène), ETFE (Tefze I TM ou Ethylène-TetraFluoroEthylène), PFA (TétraFluoroEthylène ou PerFluoroAlkoxy), FEP (TétraFluoroEthylène ou PerfluoroPropylène), bois sec, mousse polyuréthane, StyrofoamTM.The tubes 130 and 230 can in particular be made with one of the following materials: PTFE (TeflonTm or PolyTetrafluoroethylene), ETFE (Tefze I TM or Ethylene-TetraFluoroethylene), PFA (tetrafluoroethylene or PerFluoroalkoxy), FEP (tetrafluoroethylene or perfluoropropylene), dry wood, polyurethane foam, StyrofoamTM.
La figure 5 montre un harnais 300 conformément à un autre mode de réalisation de l'invention. Le harnais 300 comprend un faisceau 310 constitué de trois câbles électriques 311 du même type que les câbles 111 et 211 décrits précédemment et une gaine de blindage 320 entourant le faisceau 310. Dans ce mode de réalisation, l'élément d'écartement est 15 formé par une mousse semi-rigide 330 comportant une ouverture centrale 311 pour le passage du faisceau 310. Conformément à l'invention, la mousse 330 présente une largeur 1330 permettant d'obtenir un rapport entre le diamètre D320 de la gaine de blindage 320 et le diamètre d310 du faisceau 310 apte à fixer la valeur de la capacité linéique en mode 20 commun du harnais 300 à une valeur inférieure à 676 pF, la valeur du rapport D320/d310 étant définie en fonction de la permittivité Ee du volume V300 présent entre le faisceau et la gaine de blindage, le volume V300 étant constitué principalement par la mousse 330. La mousse 330 peut être réalisée avec un des matériaux suivants : polyuréthane et StyrofoamTM.Figure 5 shows a harness 300 in accordance with another embodiment of the invention. The harness 300 comprises a beam 310 consisting of three electrical cables 311 of the same type as the cables 111 and 211 described above and a shielding sheath 320 surrounding the beam 310. In this embodiment, the spacer is formed. by a semi-rigid foam 330 having a central opening 311 for the passage of the beam 310. In accordance with the invention, the foam 330 has a width 1330 making it possible to obtain a ratio between the diameter D320 of the shielding sheath 320 and the d310 diameter of the beam 310 adapted to set the value of the common mode linear capacitance of the harness 300 to a value of less than 676 pF, the value of the ratio D320 / d310 being defined according to the permittivity Ee of the volume V300 present between the beam and the shielding sheath, the volume V300 consisting mainly of the foam 330. The foam 330 may be made of one of the following materials: polyurethane and styrofoam AMTM.
25 La figure 6 représente un harnais 400 selon encore un autre mode de réalisation de l'invention. Le harnais 400 comprend un faisceau 410 constitué de trois câbles électriques 411 du même type que les câbles 111 et 211 décrits précédemment et une gaine de blindage 420 entourant le faisceau 410. Dans ce mode de réalisation, les éléments d'écartement 30 sont constitués par une pluralité d'anneaux 430 répartis sur la longueur du harnais 400. Chaque anneau 430 comporte une ouverture centrale 431 pour le passage du faisceau 410. La largeur 1430 de chaque anneau correspond à la distance d'écartement entre la gaine de blindage 420 et le faisceau 410 qui permet d'obtenir un rapport entre le diamètre D420 de la 35 gaine de blindage 420 et le diamètre d410 du faisceau 410 apte à fixer la valeur de la capacité linéique en mode commun du harnais 400 à une valeur inférieure à 676 pF, la valeur du rapport D420/d410 étant définie en fonction de la permittivité Ee du volume V400 présent entre le faisceau et la gaine de blindage, le volume V400 étant constitué par le matériau des anneaux 430 et d'air. Les anneaux 430 sont espacés les uns des autres dans le sens de la longueur du harnais 400 suivant un pas P430 qui est déterminé de manière à assurer un écartement sensiblement uniforme entre le faisceau 410 et la gaine de blindage 420. Afin d'assurer le maintien en position des anneaux 430, un collier de serrage 440 peut être placé autour de chaque anneau 430 à l'extérieur de la gaine de blindage 420 comme représenté sur les figure 8 et 9. Les anneaux 430 peuvent être notamment réalisés avec un des matériaux suivants : PTFE (TéflonTm ou PolyTétraFluoroEthylène), ETFE (Tefzelni ou EthylèneTetraFluoroEthylène), PFA (TétraFluoroEthylène ou PerFluoroAlkoxy), FEP (TétraFluoroEthylène ou PerfluoroPropylène), bois sec, mousse polyuréthane, StyrofoamTM, ou tout type d'autres matériaux diélectriques présentant une permittivité inférieure à 3 m.F-1. A titre d'exemple, dans un harnais comprenant un faisceau de gauge 6 (correspondant à 4,12 cm de diamètre) maintenu à 1,51 cm d'une gaine de blindage par un élément d'écartement en PTFE du même type que le tube 130 décrit précédemment pour le harnais 100, la capacité linéique en mode commun Cmc du harnais est réduite à une valeur d'environ 40 pF. Des réductions similaires, voire plus importantes, de la capacité linéique en mode commun Cmc ont été obtenues avec des harnais ayant des faisceaux de gauge plus importante, en particulier des faisceaux de gauge 8, 10 et 12.Figure 6 shows a harness 400 according to yet another embodiment of the invention. The harness 400 comprises a bundle 410 consisting of three electric cables 411 of the same type as the cables 111 and 211 described above and a shielding sheath 420 surrounding the bundle 410. In this embodiment, the spacer elements 30 are constituted by a plurality of rings 430 distributed over the length of the harness 400. Each ring 430 has a central opening 431 for the passage of the beam 410. The width 1430 of each ring corresponds to the spacing distance between the shielding sheath 420 and the beam 410 which makes it possible to obtain a ratio between the diameter D420 of the shielding sheath 420 and the diameter d410 of the beam 410 able to set the value of the common mode linear capacitance of the harness 400 to a value of less than 676 pF, the value of the ratio D420 / d410 being defined as a function of the permittivity Ee of the volume V400 present between the beam and the shielding sheath, the volume V400 being constituted by the material of the rings 430 and air. The rings 430 are spaced apart from each other in the direction of the length of the harness 400 in a pitch P430 which is determined so as to ensure a substantially uniform spacing between the beam 410 and the shielding sheath 420. In order to ensure the maintenance in the position of the rings 430, a clamping collar 440 may be placed around each ring 430 outside the shielding sheath 420 as shown in FIGS. 8 and 9. The rings 430 may in particular be made with one of the following materials : PTFE (TeflonTm or PolyTetrafluoroethylene), ETFE (Tefzelni or EthyleneTetraFluoroEthylene), PFA (tetrafluoroethylene or PerFluoroalkoxy), FEP (tetrafluoroethylene or perfluoropropylene), dry wood, polyurethane foam, StyrofoamTM, or any other type of dielectric material having a permittivity lower than 3 mF-1. By way of example, in a harness comprising a beam of gauge 6 (corresponding to 4.12 cm in diameter) held 1.51 cm from a shielding sheath by a PTFE spacer of the same type as the tube 130 previously described for the harness 100, the common mode linear capacitance Cmc of the harness is reduced to a value of about 40 pF. Similar or even larger reductions in Cmc common mode linear capacitance have been obtained with harnesses having larger gauge beams, particularly 8, 10 and 12 gauge beams.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1359783A FR3011670A1 (en) | 2013-10-09 | 2013-10-09 | ELECTRIC HARNESS WITH LOW LINEAR CAPACITY |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR1359783A FR3011670A1 (en) | 2013-10-09 | 2013-10-09 | ELECTRIC HARNESS WITH LOW LINEAR CAPACITY |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3011670A1 true FR3011670A1 (en) | 2015-04-10 |
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ID=49949857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1359783A Pending FR3011670A1 (en) | 2013-10-09 | 2013-10-09 | ELECTRIC HARNESS WITH LOW LINEAR CAPACITY |
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| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3011670A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3131068A1 (en) * | 2021-12-17 | 2023-06-23 | Safran Electrical & Power | HARNESS TO ENSURE AN ELECTRICAL CONNECTION |
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-
2013
- 2013-10-09 FR FR1359783A patent/FR3011670A1/en active Pending
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