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.r.uR1!'.t!.CTIOJ:!l;L,,[lS AUX 15QUI'LiâUî'!S ELECTRIQUES d'.a2PAlW, ILS vü MESURE, LU CONTEURS PB FLUIDE DU TYPE INDICATEUR.- la présente invention se rapporte à des instruments de mesures électri- ques y compris des relais et, en particulier, à des appareils de mesure du type à induction pour déterminer les caractéristiques des circuits parcourus par du cou- ran.t alternatif comme leur conductance par exemple. L'application particulière de l'invention se rapporte à un instrument de mesure dans lequel deux éléments pro- duisant,par induction, un couple, travaillent en opposition sur une armature mo- bile de telle manière que le rapport des couples varie lorsque l'armature se dé-
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place jusqu'à équilibre.
Dans un tel appareil, la position de l'armatureest dé- terminée par le rapport des couples, sans qu'il soit nécessaire d'un ressort anta- goniste, ce qui le différencie des instruments où le couple ait contre l'action d'un ressort antagoniste.
L'invention telle qu'elle est décrite ci-dessous est appliquée à un compteur de fluide pour laquelle elle convient particulièrement, mais il est entendu qu'elle ne se rapporte pas uniquement à cet objet.
L'invention sera mieux co-nprise dans son application particulière dans la description suivante et dans les dessins ci-annexés, dans lesquels : la. Fig.1 représente l'appareil de l'invention utilise pour la. mesure et l'enregistrement d'un écoulement de fluide à travers un tube. la Fig.2 représente une vue de face de l'élément produisant les couples et déjà représentée à la gauche de la Fig.l. la Fig.3 3 est le diagramme vectoriel des flux de l'élément repré- senté Fig.2, et
La Fig.
4 est une vue en plan de l'armature représentée en pointil- lés dans la Fig.1,
En se référant aux dessins, la Fig.l représente deux éléments de mesure à induction 10 et 11 agissant en opposition sur l'armature 12,constitués d'un disque en métal conducteur disposé de telle manière que le rapport des cou- ples qui y est exercé, varie pur les différentes positions de l'armature. L'ar- mature est montée en son centre sur un axe 25. L'élément de mesure 10 comporte un électro-aimant de tension 13 et un électro-aimant d'intensité 14 ,dont les enroulements sont représentés en 15 et 16 respectivement .
Cet élément est'sem- blable aux éléments de wattmètre bien connus du type à induction et les flux qu' ils produisent agissent sur les disques d'armature 12 de manière à y exercer un couple dans les directions indiquées par les flèches. Pour un facteur de puissance donné ce couple est proportionnel à E.I. ou E représente la tension appliquée à la bobine de tension et I l'intensité du courant parcourant les bobines d'inten- sit é.
L'élément de mesure à induction représentai 11 est disposé de manière à produire un couple proportionnel à E . Il comprend les électro-aimants 17 et 18. Les noyaux de ces électro-aimants sont sensiblement les mêmes que re- présentés en 13 et 14, mais la bobine 18 est actionnées différemment. L'électro-
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aimant 17 a un enroulement primaire de tension 19 et un enroulement secondaire 20 et se comporte en ordre secondaire comme un transformateur. L'enroulement secon- daire est connecté en série avec la bobine 21 sur le noyau de l'électro-aimant 18.
Cette disposition est représentée Fig.2. Elle a pour effet de rendre les flux de chacun des électro-aimants 17 et 18 proportionnels à la tension E appliquée à l' enroulement 19 et le transformateur produit le décalage nécessaire entre les flux de manière à exercer sur l'armature un couple proportionnel à E. Une résistance
22 est insérée de préférence dans le circuit des bobines 20 et 21 de manière à ce que le courant dans la bobine 21 présente le rapport &e phases désiré. Elle aura un coëfficient de température égal à zéro de manière à réduire les erreurs dues à la tempérarture. Le rapport des phases des flux produits par les bobines 19 et 21 est représenté Fig.3 où le vecteur E représente la tension primaire et le flux produit par la bobine 19.
La tension El produite par le transformateur est appliquée à la bobine 21 et décalé-ed'environ 180 par rapport à la phase de E. Etant donné que le circuit de cette bobine possède une inductance relati- vement faible et une grande résistance, le flux qui y est produit est sensible- ment en phase avec la tension E1, et peut être représenté par #1. On remarquera que et sont sensiblement en quadrature, ce qui est le cas où le couple maxi- mum se produit pour ce type d'appareils.
La résistance 22 n'est pas nécessaire mais elle est désirable. En constituant cette résistance d'un corps dont le coefficient de température est négligeable et voisin de zéro, les erreurs dues aux variations de température snnt réduites. On a vu que les flux des deux électros-aimants de l'élément 11 sont disposés de manière à produire un couple proportionnel à eux-mêmes, soit pro- portionnel à E2 et le sens de ce couple est opposé au couple de l'élément 11, com- me il est représenté par la flèche placée à gauche de l'armatuBe. Il est évident qu'un couple proportionnel à E peut être produit par un élément de tension à écran comme on emploit dans les types d'appareils ordinaires à disque moteur à induction.
Cependant, l'élément représenté sur les Fig.let 2 est préférable à cause de son couple plus puissant. la construction préférée de l'armature est représentée Fig.4. On remarque qu'elle est constituée de deux parties 23 et 24 de forme irrégulière fixées ensemble et formant un disque d'armature circulaire et équilibrée. la
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partie 23 est, par exemple, constituée dans un corps présentant plus de résis- tance que la partie 24, par exemple dans un alliage dé nickel et d'argent, alors que la partie 4 est constituée en cuivre.
Dans la disposition présente, le dis- que est placé de manière à ce que la partie 23 se meuve normalement en opposition evec de couple de l'élément 11 de 1'électro-aimant 18 indiqué en pointillés sur la Fig.4, et de telle manière que l'élément 10 dont l'électro aimant 14 est in- diqué en pointillé, agisse entièrement sur la partie à faible résistance du disque
24. la partie à forte résistance 23 a géné-ralement la forme d'une corne recour- bée avec sa partie connexe circulaire de la courbure du disque.
Elle est disposée de telle manière que lorsque le disque est entraîné dans un mouvement de rotation par rapport à l'élément 11, la résistance de l'armature sous l'électro-aimant varie depuis un minimum lorsque la portion la plus large de la partie 23 est en face de l'élément 11, jusqu'à un maximum lorsque la portion étroite de la partie
23 est en face de l'élément 11. Dans la première position mentionnée, les flux de l'élément 11 agissent pratiquement entièrement sur la partie 23 de grande resis- tance et, en conséquence, le flux produit pour une tension donnée E est relative- ment faible.
Dans la dernière position mentionnée, les flux de 1'élément 11 agis- sent pratiquement entièrement sur la partie à faible résistance 24, et le couple exercé dans ces conditions pour une même tension E est notablement plus puissant. pour les positions intermédiaires, le couple présente desvaleurs intermédiaires étant donné que l'élément 11 agit sur- les deux parties de l'armature. Dans ces conditions, le couple de l'élément Il varie en fonction de E2 et de la position de l'armature. L'élément 10 travaille continuellement sur la partie à faible rê-sistance 24 du disque pour toutes ses positions normales, de manière ce que son couple soit toujoursproportionnel à E.I.
Les deux couples travaillent en opposition de manière à ce que l'équilibre s'établisse lorsque le couple de l'élé- ment 11 représenté par E2 x D (ou D est une variable représentant la déviation du) égaie au couple de l'élément 10 représenté par E.I. En conséquence, la déviation D est proportionnelle à E.I soit à I/E .Le même résultat peut être obtenu en
E. I. E intercnangeant les éléments moteurs 10 et 11 par rapport à l'armature, excepté qu'il en résultera une déviation en sens opposé.
Des instruments où une déviation produite par des couples agissant
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tenais en sens inverses, étaient déjà connus à ce jouxdans ces instruments la déviation n
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n'était pas produite en variant la résistance dans une armature circulaire équili- brée mécaniquement comme dans le cas présent mais en enlevant certaines portions de cette armature. la disposition présente a l'avantage de maintenir l'armature parfaitement équilibrée dans toutes ses positions, ce qui entraine une déviatian plus uniforme étant donné que toute la surface des pôles de l'élément 11 est tou- jours exposée devant l'armature.
Si la partie 23 de l'armature de la Fig.4 était entièrement suppri- mée, la portion restante de l'armature rappelerait les armatures ordinairement em- ployées dans cette catégorie d'appareils. L'invention ne sera cependant pas limi- tée à ce procédé spécial de constituer une armature circulaire équilibrée de ré- sistance variable. L'instrument de la Fig.1 est disposé de manière à mesurer l'é- coulement fluide dans un tube 26. Ce tube contient une tuyère 27 produisant une différence de pression à ses deux extrémités. Jette différence de pression est communiquée par 1' intermédiaire des tuyaux 28 et 9, aux parties supérieures d'une cnambre 30 en forme de U.
On remarquera que lorsqu'un écoulement de fluide se pro- duit dans le tube dans la direction de la flèche, une plus grande pression régnera dans le tuau 28 que dans le tuyau 29. La différence de pression sera proportion- nelle à l'écoulement du fluide. Le bras à haute pression de la chambre en U est de plus grande section que le bras à basse pression, mais il n'est pas si grand. la partie inférieure de la chambre contient un liquide conducteur comme du mercure de manière à ce que, si une différence de pression est produite par suite de l'é- coulement du fluide dans le tube 26, le niveau du mercure descend dans la branche à haute pression et s'élève dans la branche à basse pression.
La branche à basse pression contient une résistance 32 arrangée de manière à être connectée en série avec la bobine de courant 16 de l'élément moteur 10 à la source 33 qui fournit l' énergie à toutes les bobines de l'instrument directement ou indirectement. Lorsque il ne se produit aucun écoulement dans les tubes, le mercure est au même niveau dans les deux branches de la chambre et de préférence plus en-dessous de la partie extrême de la résistance 32 .A ce moment, l'élément moteur 11 entraînera le disque dans une position marqué¯epar zéro. Le fil 34 réunissant la bobine d'intensité 16 et la chambre 30 est connecté à une partie métallique de cette chambre de manière à produire toujours un contact électrique avec le mercure.
Lorsque le mercure s'élève dans la branche à basse fréquence, il com- mence par fermer le circuit de la bobine 16, puis il diminue la résistance de ce
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circuit. Tour une tension détesminée E de la source 33, l'intensité du courant I. dans ce circuit varie comme l'écoule.lent du fluide et si la tension --., varie, le courant I. variera en proportion pour une même vitesse d'écoulement du fluide. il en résulte que la conductance de ce circuit proportionnelle à I est, comme on s'en souviendra, la loi de variation de l'instrument comprenant les éléments 10,
11 et 12.
Cet instrument peut donc être étalonné de manière à indiquer ou à enre- gistrer l'écoulement d'un fluide dans un tube 26 indépendamment, dans une large mesure, des variations de tension de la source de courant alternatif. Une aiguille
35 est fixée sur l'axe 5 de l'appareil. Cette aiguille porte une plume 36 qui en- registre l'écoulement du fluide sur une feuille mobile 37. 'Jette aiguille se mouvant sur une échelle adéquate indique l'écoulement du fluide. L'aiguille peut être creu- se de manière à produire un passage capillaire pour de l'encre provenant d'un en- crier 39. Le tube 40 plonge l'aiguille dans cet encrier.
La partie inférieure de ce tube peut être élargie de manière à présenter un dispositif amortisseur pour l'appareil mais l'amortissement électro-magnétique est suffisant, L'encrier déter- mine les limites de variations de l'instrument de manière à ce que l'armature ne se déplace pas en dehors de ces limites lorsque l'appareil n'est pas utilisé. Un contrepoids 41 est prévu de préférence, sur l'axe du côté opposé à l'aiguille de manière à équilibrer parfaitement la partie mobile de 1' instrument. bien que nous ayons particulièrement appliqué 1'invention à des compteurs de fluide, il est évident qu'elle contient plusieurs nouveautés qui peuvent être appliquées à d'autres instruments, de mesure et relais à induction.
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La présente invention se rapporte à des instruments de mesures électriques du type à induction, dans lequel le rapport de deux souples électro- magnétiques est donné par la déviation d'un disque mécaniquement équilibré ,cons- titué de deux parties nomogènes de résistances électriques différentes. et ins- trument convient spécialement pour les compteurs de fluide du type indicateur où la déviation du disque est fonction de la vitesse d'écoulement du fluide . La dite déviation étant pratiquement indépendante de la tension d'alimentation de l'appareil.
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