<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS DE MESURE*
La présente invention se rapporte aux appareils de mesure de courant continu possédant les caractéristiques de l'appareil d'Arsonval, mais d'une construction moins délicate et moins coûteuse,
Sous sa forme préférée, l'invention comporte une armature mobile consistant en un aimant permanent léger, entouré par un manchon fixe de matière conductrice et par une bobine fixe traversée par le courant à mesurer.
L'ins- trument comporte un dispositif de remise à zéro et il est protégé cantre les flux parasitée, par une enveloppe de matière magnétique, On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avan- tages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins
<Desc/Clms Page number 2>
qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels :
La fig.l représente une vue de dessus d'un appareil conforme à l'invention, la fil-.2 une coupe verticale.
La fig.3 est une vue en plan d'un appareil de mesure comportant un écran magnétique elliptique.
La fig. 4 est une vue d'un appareil différentiel conforme à l'invention.
Comme on le voit sur le dessin, l'armature 10 de 1'Instrument consiste en un cylindre de matière magnétique plein constituant un aimant perma- nent polarisé suivant un diamètre. La matière est constituée par un mélange de magnétite, d'oxyde ferrique et d'oxyde de cobalt dans le rapport de 43,6 % de magnétite, 30,1 % d'oxyde ferrique et 26,3 d'oxyde de cobalt, L'ensemble est moulé sous pression de 480 à 800 Kgs. par centimètre carré. A la sortie du moule, on le chauffe en atmosphère d'azote ou d'air pendant deux ou trois heures à en- viron 1.020 0., puis on laisse refroidir.
On traite ensuite de nouveau à environ 520 C. dans un four spécial placé dans l'entrefer d'un électro-aimant alimenté par du courant continu dont l'intensité de champ est d'environ 3.000 gauss. La température est maintenue à environ 300-320 C. pendant trois quarts d'heure en- viron ; puis on laisse refroidir dans le champ magnétique jusqu'à, environ 100 C.
La matière est ensuite usinée à la forme voulue.
Après avoir été aimantée, la matière décrite constitue non seu- lement un aimant permanent qui possède une force coercitive élevée et une faible induction résiduelle, mais possède aussi d'autres remarquables propriétés ; sa résistance est d'environ 600.000 à 1.000.000 d'ohms par centimètre cube et elle constitue donc pratiquement un isolant. Elle est dure et gris d'ardoise, sa den- sité est environ la moitié de celle de l'acier ordinaire. Sa force coercitive est comprise entre 700 et 1.000 oersteds et son induction résiduelle est d'envi- ron 2. 200 lignes par cm2.
La ligne des pôles est parfaitement définie et invariable. La propriété de cet aimant cylindrique est précisément celle qui conviendrait à une aiguille de compas. La matière peut être polarisée apràs traitement thermique mais fournit dans ce cas, un aimant de moins bonne qualité.
La qualité de cet aimant est nettement meilleure que celle de l'aimant permanent en acier de mêmes dimensions et de même forme. Par suite de @
<Desc/Clms Page number 3>
sa force coercitive élevée, l'aimant permanent en oxyde fritté peut être prévu de petites dimensions suivant son axe et il convient particulièrement comme ar- mature de petits instruments.
L'armature 10 est par conséquent très légère, de faible diamètre et polarisée suivant un diamètre fixe. Elle est montée sur un arbre non magnéti- que 11 passant par son axe. L'arbre est monté sur des pivots 12 et 13 et porte une aiguille 14. Il n'est nullement nécessaire de prévoir des conducteurs sur l'élément mobile. On a représenté en 15 un godet de matière conductrice telle que le cuivre, qui sert de support au pivot 13 et à la bobine fixe 16.
Son rôle principal consiste à amortir les oscillations de l'armature 10 consécutivement à une variation brusque de courant dans la bobine 16. Cette dernière est enrou- lée avec une certaine inclinaison par rapport à l'axe 11, ce qui permet à la bobine d'éviter l'axe, Le bobinage peut être concentrique à l'axe, mais le mon- tage en serait difficile et coûteux. On a représenté en 17 un écran de haute perméabilité et de faibles pertes par hystérésis. Son rôle est le suivant; il sert à protéger magnétiquement l'instrument contre les champs parasites et crée un chemin de retour pour le flux de l'armature 10 et pour celui produit par la bobine fixe 16.
Quand on utilise, comme c'est le cas, un dispositif de remise au zéro 18, l'écran 17 en cuivre coopère à ce réglage, comme on le verra par la suite.
Le dispositif de mise au zéro 18 est également constitué par un aimant permanent de préférence en oxyde fritté comme l'armature, Il est cylin- drique et polarisé suivant un diamètre, mais il est considérablement plus court. que l'armature 10; par conséquent, il n'émane de lui qu'un flux plus faible. Le fond de l'écran 17 comporte une ouverture centrale 19 sensiblement plus large que le cylindre 18 et dans laquelle est placé ce dernier. Comme on le voit, tous les éléments de l'instrument sont concentriques à l'axe 11. Le dispositif de remise au zéro est fixé sur un axe 20 qui traverse un pivot 21 avec un jeu suf- fisant pour maintenir la partie 16 dans toute position qu'impose le réglage.
A l'axe 20, on a fixé un bouton 22 grâce auquel on peut faire tourner l'appareil de remise au zéro et le déplacer suivant l'axe de l'ouverture 19 Les bras de support 23 destinés aux pivots 21 sont en matière non magnétique et fixés à l'écran 17.
Il est évident que, dans la position représentée, le fond de la pièce magnétique 17 sert de chemin de retour pour tous les flux venant de la
<Desc/Clms Page number 4>
partie 18. Toutefois, comme cette dernière se déplace axialement vers l'arma- ture 10, ainsi qu'on le voit en pointillé, elle dérive une quantité de plus en plus grande de flux de l'élément permanent 10, comme on l'a représenté en point tillé en 24, et l'écran dérive de moins en moins de flux provenant des calmants permanents, et quand aucun courant ne traverse la bobine 16, l'armature 10 tour- ne et elle est maintenue en position déterminée par le déplacement de la partie fixe 18. Ceci correspond à la position du zéro de l'armature 10 qui peut être réglée à une valeur quelconque en tournant l'aimant 18.
Cette forme magnétique sert à ramener l'armature 10 et l'aiguille 14 vers le zéro. L'amplitude de cette force peut être réglée par le déplacement axial de l'aimant 18.
En ce qui concerne la fig.l, on supposera que l'aimant 18 est réglé de telle manière que son pôle Nord se trouve dans la direction indiquée par la flèche n. Quand aucun courant ne traverse la bobine 16, la position du zéro de l'armature 10 sera telle que son pôle Sud s'alignera sur la flèche n.
On supposera maintenant que le courant continu traverse la bobine 16 et produi- se un pôle Sud dans la direction de la grande flèche S. Le champ S tend à faire tourner l'armature 10 dans le sens des aiguilles d'une montre et s'il n'y avait pas de force de rappel n le pôle Nord de l'armature 10 tournerait de manière à s'aligner sur la flèche S. Si on suppose que les longueurs des flèches n et S représentent l'influence relative des forces de déviation et de rappel sur l'ar- mature 10 et que la force n soit négative par rapport à S, l'armature 10 prend alors une position telle que son pôle Nord s'aligne avec la résultante R. Ceci correspondant à une déviation de 180 mains l'angle compris entre n et R.
Si on tente d'utiliser une déviation aussi grande que celle indiquée, l'échelle représentée en 25 devient Illisible à ses extrémités supérieure et inférieure.
Il est donc préférable de ne pas utiliser des déviations de plus de 90 .
L'écran magnétique 17 est représenté circulaire et concentrique par rapport à l'armature 10 de la fig.l. L'attraction magnétique entre l'arma- ture 10 et l'écran 17 sera la même dans toutes les positions de l'armature.
Dans certains cas, on peut désirer modifier la forme de l'écran 17 et le pré- voir elliptique par exemple, de telle sorte que les pôles magnétiques de l'ar- mature se rapprochent fortement pour certaines positions de manière à modifier la répartition des graduations de l'éohelle. Un exemple est indiqué sur la Fig.S montrant une échelle à zéro central où les pôles magnétiques de l'armature 10 se rapprochent de l'écran elliptique 17' lorsque l'aiguille 14 s'approche de @
<Desc/Clms Page number 5>
l'extrémité supérieure de l'échelle 25' dans chaque direction à partir du zéro* Il en résulte que les extrémités supérieures de l'échelle sont moins chargées.
Dans la fig.4, on a représenté les éléments essentiels d'un instrument qui em- ploie une armature 10 en oxyde fritté. Le cylindre amortisseur 15 et l'écran magnétique 17 sont en général analogues aux éléments correspondants de la fig.l, à cette exception près que l'écran peut être supprimé, car dans cet instrument il n'y a pas de dispositif de rappel au zéro, bien qu'on ait prévu une faible polarisation (bias) d'armature, comme on le fait généralement. L'instrument comporte deux bobines fixes 26 et 27 faisant un certain angle entre elles, de telle sorte que la bobine 26 produise un flux dans le sens de la flèche 28, et la bobine 27 dans le sens de la flèche 29.
On supposera que la longueur de ces flèches indique l'amplitude du flux produit par ces bobines pour une mesure de rapport donné, le flux résultant correspondant alors en amplitude et en di- rection à la flèche 30. La ligne de polarisation de l'armature 10 sera par con- séquent alignée sur le flux résultant 30 et l'aiguille 14 prendra une position corrélative. L'échelle 25" peut donc être calibrée selon le rapport des courants dans les bobines 26 et 27. On conçoit que si aucun courant ne traverse la bobine 26 et que la bobine 27 soit au contraire alimentée, l'aiguille 14 se pla- cera le long de la flèche 29, comme on le voit sur la figure.
De même, si le courant traverse la bobine 26, et que la bobine 27 ne soit pas alimentée, liai- guille s'alignera suivant la flèche 28, Ces flèches définissent les limites de l'échelle 25" pour l'angle particulier des bobines 26 et 27, On peut ainsi réaliser une échelle de 180 moins l'angle compris entre les bobines.
Comme on le voit, on a donc prévu un appareil solide, ne compor- tant aucune bobine mobile et aucun conducteur flexible ; il est protégé contre les influences magnétiques par l'écran 17 et son amortissement est excellent du fait que la pièce stationnaire oonductrice 15 est coupée par le flux compris entre l'aimant permanent 10 et l'écran 17. La partie 15 sert également de susp- port pour :.'enroulement 16 qui est fixe. L'armature mobile est relativement légère, ce qui est appréciable,
L'instrument comporte un réglage du zéro qui permet aussi de régler l'intensité de la force de rappel. Ces réglages peuvent toutefois être indépendants l'un de l'autre.
Par exemple, la rotation de l'aimant 18 modifie la position du zéro, mais non pas la valeur de la force de rappel, Le déplace- ment de l'aimant 18 par rapportà l'armature 10 modifie l'amplitude de la force
<Desc/Clms Page number 6>