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La présente invention se rapporte aux wattheuremètres thermiques du type dans lequel la réponse de l'appareil subit un retard appréciable, la mesure effectuée pouvant être considérée comme représentant la valeur moyenne de la charge, dans un intervalle de temps appréciable.
L'invention concerne certains perfectionnements apportés à un type d'appareil et ils permettent d'atteindre une grande précision dans les condi- tions de mesure les plus diverses, telles que celles rencontrées généralement dans la pratique.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avantages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui
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l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif où :
La figure 1 est une vue perspective d'un appareil conforme à l'in- vention, équipé avec une aiguille à maximum.
La figure 2 est une vue perspective mettant en évidence les éléments mobiles de l'appareil, leurs positions respectives ainsi que les connexions élec- triques.
La figure 3 est une coupe partielle des éléments thermiques de mesure et du boîtier support.
La figure 4 représente une coupe selon la ligne 4-4 de la figure 3.
La figure 5 est une coupe latérale partielle de l'enveloppe représen- tée figure 3 mettant en évidence le dispositif de remise à zéro.
La figure 6 est un schéma mettant en évidence le trajet du flux calo- rifique.
Les figure 7,8, 9, 10 sont des courbes ayant trait à un dispositif de compensation du facteur de puissance, auquel on se reportera pour montrer comment on a éliminé les causes d'erreurs naturelles dues aux variations du fac- teur de puissance.
La figure 11 représente le dispositif de compensation de la tempéra- ture ambiante,
La figure 12 représente des courbes caractéristiques reliant la dé- viation maxima au temps, relatives à deux types d'éléments chauffants.
Sur la figure 1, on voit une vue perspective d'un appareil conforme à l'invention ayant l'aspect classique d'un wattheuremètre commercial. 'Cet ap- pareil a pour but de mesurer en watts-heures la puissance absorbée par un circuit à courant alternatif au cours d'un intervalle de temps appréciable, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser les wattheures-mètres intégrateurs, généralement coû- teux, et leur combinaison avec un système d'horlogerie. On voit que l'appareil est logé dans un boitier comportant une pièce àe base 10 et une chambre 11 des- tinée aux connexions* Il comporte une plaque-couvercle de verre, analogue à celles utilisées jusqu'alors.
On voit en 13 un cadran gradué en kilowatts, en 14 une ai- guille à maximum, en 15 une aiguille indicatrice se déplaçant sur l'échelle selon la puissance demandée,
L'aiguille à maximum est commandée par une butée 15a portée par l'ai- guille 15 et reste dans la position maxima jusqu'à la remise au zéro. L'aiguille
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indicatrice est connectée de manière à être sollicitée par les éléments contenus dans le boitier cylindrique 17. L'enveloppe contient également des tansformateurs de'tension et de courant, dont l'un est représenté en 19, et qui sont électrique- ment connectés entre la chambre 11 et les résistances contenues dans le boitier @ 17, comme on le verra plus loin.
L'appareil est compense pour les variations de la température ambiante par une spirale en bi-métal et un dispositif de réglage placé derrière le partie droite du cadran. Une ouverture 20 pratiquée dans ce dernier, permet d'introduire un tournevis pour le réglage de l'appareil.
Cn a représenté Fig.2 une vue des pièces détachées constituant le dis- positif d'entraînement de l'aiguille. Ce dispositif comporte un axe 21 en métal très conducteur de la chaleur, peu sensible à son action et de résistivité faible, la résistance ne variant sensiblement pas avec la température. Cet axe pivote sur ves deux extrémités et les extrémités internes des spirales 22, 23 lui sont fixéea Les spirales 22 et 23 sont des "moteurs thermiques" caractérisés par une pièce en bi-métal traversée par le courant et jouant le rôle de résistance. Leurs extrêmi- tés externes sont fixées à la manière représentée pour la spirale 23, fig.4.Chauf- c fée, la spirale 22 entraîne l'axe 21 dans le sens sinistrorsum, et l'axe 25 en liaison avec lui, par l'intermédiaire des engrenages 26 et 27 est entraîné dans le sens dextrorsum.
Chauffée, la spirale 23 entraîne l'axe 21 dans le sens dex- trosum et par conséquent s'oppose au couple créé par la spirale 22. La majeure partie de la compensation de la température ambiante est due au couple inverse des spirales 22 et 23. La spirale 24, bien qu'utilisée comme borne destinée au courant parcourant les spirales 22 et 23, n'est pas bimétallique et ne doit four- nir aucun couple sur l'axe 21 consécutivement aux changements de température. Son extrémité externe est fixée à une attache 28 maintenue sur l'enveloppe 17 par une vis. Cette attache 28 peut être réglée pour commander la tension du ressort spi- rale 24 et la mise au zéro de l'aiguille 15.
La spirale bi-métallique de compensation de la température ambiante, assurant en même temps la mise en zéro est représentée en 32, Son extrémité ex- terne est fixée à un support 34 qui peut être ajusté sur l'axe 33, auquel l'extré- mité interne de la spirale est fixée. L'axe 3 comporte un levier 35 connecté à l'axe 25 par un fil 36 maintenu dans un trou du moyeu de l'aiguille 25. Quand la spirale 32 s'échauffe, elle provoque la rotation de l'axe 33 dans le sens sinis- trorsum.
Le fil 36 est fixé sur l'axe de rotation de l'aiguille 15 en un point tel que la spirale 32 n'applique pratiquement pas de couple à l'axe 25, quand l'ai-
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-guille 15 est au zéro, puisque, dans ce cas, le fil 36 est aligné sur le dit axe 25, La spirale 32 tend à s'opposer à la déviation de l'aiguille 15 quand la dite déviation augmente et quand la température ambiante diminue. Son action est telle qu'elle vient corriger les erreurs dues à la température ambiante sur toute l'é- tendue de déviation de l'aiguille 15.
On voit que cette aiguille comporte une saillie 15a orientée vers l'avant de l'aiguille 14 et commandant le mouvement de cette dernière par sa dé- viation maxima. Ces aiguilles occupent donc le même point de l'échelle tant que elles sont en contact.
Les connexions électriques sont représentées fig.2 pour une seule pha- se de la ligne 37. On voit, en 19, un transformateur de tension connecté à la li- gne et en 18 un transformateur de courant. Ce dernier se loge dans le boitier 10 et les connexions sont effectuées sur la boite à bornes 11, fig.1. Un courant pre- tiquement proportionnel à la tension, traverse la spirale 23, l'axe 21 et la spi- rale 22 dans le sens de la flèche en trait mince, Un courant proportionnel au cou- rant de ligne traverse la spirale 24 et l'axe 21 et revient par 22 et 23 sur la partie médiane du secondaire et delà au transformateur de courant ; courant est représente par la flèche en trait épais. Quand le courant change de sens, toutes les flèches doivent également changer de direction.
Cn voit donc que la spirale 23 est chauffée par un courant pratiquement proportionnel à la différence vecto- rielle du courant et de la tension dans le circuit d'utilisation et la spirale 22 est chauffée par un courant pratiquement proportionnel à la somme vectorielle du courant et de la tension* dans le dit circuit d'utilisation. Comme on le sait, l'échauffement est proportionnel au carré du courant traversant la spirale.
Par conséquent, l'échauffement de la spirale 23 est pratiquement pro- portionnel à (I- V) et celui de la spirale 22 à (I + V)2, où I et v représentent les composantes vectorielles de courant et de tension dans le circuit d'utilisa- tion, en supposant les résistances des deux spirales 22 et 23 égales. Comme les couples de ces deux spirales sont opposées, la déviation résultante de l'axe 22
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est : D - (I + '%2 - (I - v)2 2 4Fï
Théoriquement, le rapport entre le courant fonction de la tension et le courant fonction de la charge (courants qui traverse les éléments thermiques) peut être quelconque, mais pratiquement il est de l'ordre de 2 pour une déviation totale.
Comme I et V sont des vecteurs, la déviation D est proportionnelle aux watts et théoriquernent indépendante du facteur de puissance. 'toutefois, cependant
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ces équipements sont affectés d'erreurs fonction du facteur de puissance et l'une des caractéristiques de l'invention consiste à prévoir les résistances de la spirale 22 légèrement inférieures à celles de la spirale 23, de manière à compenser les dites erreurs, comme on l'expliquera avec plus de détails quand on mettra en évidence les causes de ces erreurs.
Ces spirales sont représentées Fig.3 et Fig.4 ; laFig.3 étant une vue en coupe, et la Fig.4 une vue d'extrémité suivant la ligne 4-4 de la Fig.3.
L'ensemble est enfermé dans un boîtier métallique 17, dont les parois d'extré- mité sont représentées en 40 et en 41, et dans un manchon cylindrique fendu en deux parties 42 et 43 comportant des rebords parallèles 44 et 45, permettant de fixer les deux moitiés par des écrous 46, Pour des raisons d'ordre calorifique le boitier 17 est poli à l'intérieur. L'axe 21 pivote sur les centres des pa- rois 40 et 41. Les spirales bimétalliques 22 et 23 sont contenues dans des boi- tiers métalliques 48 et 49, munis d'ouvertures laissant passer, sans contact, l'axe 21.
Les boitiers 48 et 49 sont en métal poli intérieurement et extérieu- rement, Les extrémités externes des spirales 22 et 23 sont solidement fixées aux faces internes des cylindres 48 et 49, en parfaite connexion thermique, oomme on l'a représenté pour la spirale 23, Fig.4, Les cylindres sont maintenus en place par les plaques 50 et 51 en matière isolante et dont les périphéries sont mainte- nues par le manchon extérieur 17. Chaque cylindre est muni de deux ou trois oreil- les telles que celles représentées en 52, Ces oreilles 52 et les plaques 50 et 51 sont prévues en une matière peu conductrice de la chaleur. Les plaques 5C et 51 comportent des ouvertures centrales pour permettre le passage sans contact de l'axe 21.
Les conducteurs d'amenée 29 et 30, aux spirales 22 et 23, sont consti- tués partiellement par les oreilles qui fixent les dites spirales aux cylindres 48 et 49. Ces conducteurs traversent des ouvertures pratiquées dans le boitier 17. Ce boitier cylindrique est fixé à une plaque support 53 par des pièces d'es- pacement représentées en 54, qui portent sur la plaque d'extrémité 41. La plaque 53 supporte également un tourillon 56 destiné à l'extrémité antérieure de l'axe 25 de l'aiguille. La partie arrière de cet axe 25 est supportée par une plaque 57 traversant le manchon 17 à partir du support 50.
Les éléments de la Fig.3 sont prévus de telle sorte que leurs carac- téristiques thermiques permettent la réalisation d'un appareil pratique et précis grâce aux caractéristiques suivantes : - faibles p@rtes de chaleur par convection et rayonnement à partir
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des spirales, comparativement aux pertes de chaleur par conduction, - pertes par conduction équilibrées pour les deux spirales, - retard thermique minimum, dû uniquement à l'emmagasinement de la chaleur, .
- rendement élevé, c'est-à-dire couple très appréciable pour une dé- viation donnée par rapport à l'énergie absorbée par l'appareil, - compensation des erreurs dues aux variations du facteur de puissance - enfin, réduction des erreurs dues aux variations de la température ambiante.
Il y a lieu de rendre aussi faible que possible'les pertes de chaleur par rayonnement et par convection de chaque spirale, du fait que la dissipation de la chaleur introduit des erreurs dues à ce qu'elles ne varient pas linéaire- ment en fonction de la température. Les pertes calorifiques de cette nature sont très largement éliminées par le mode de construction représenté Fig.3. Les spi- rales sont enfermées dans des cylindres métalliques 48 et 49 auxquels elles sont solidement fixées par un joint de parfaite conductibilité thermique. Pour cette raison, la chaleur engendrée par la spirale s'écoule directement vêts une pièce cylindrique, par conduction, et la différence de température entre le cylindre et la spirale est trop faible pour qu'il y ait transfert appréciable de la chaleur par convection ou par rayonnement.
De même, l'espace entre les cylindres 48 et 49 et les spirales est suffisant pour réduire par la suite le pourcentage des pertes de chaleur par convection. Dans l'appareil représenté cet espacement doit être de l'ordre de 3 millimètres. De plus' les cylindres 48 et 49 ont leurs sur- faces internes polies, ce qui réduit considérablement le transfert de chaleur par rayonnement. L'expérience a montré que de tels cylindres en aluminium donnaient satisfaction.
Le transfert de chaleur des cylindres 48 et 49 sur le manchon 17 par rayonnement et par convection est également réduit, du fait qu'on a ménagé entre eux un espace approprié et aussi du fait du poli des surfaces. Le manchon 17 est également en aluminium.
Il y a également transfert de chaleur des spires 22 et 23 sur l'axe 21 à cause de la parfaite conductibilité thermique de la connexion qui relie leurs extrémités internes et l'axe. Ce transfert de chaleur s'effectue surtout vers la spirale centrale 24, à partir des deux spirales d'extrémités, et aussi par la spi- rale 24 vers le manchon externe 17. La perte de chaleur par conduction est propor-
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-tionnelle aux différences de température rencontrées sur le chemin de transfert et ne doit entrainer aucune erreur si l'équilibre est réalisé de telle sorte que la perte sur les deux spirales d'extrémité soit égale à la quantité de chaleur apportée. Un tel équilibre peut être aisément établi en disposant convenablement la connexion de la spirale centrale 24 sur l'axe 21.
On peut raisonner par analo= gie avec l'électricité pour décrire le processus de perte de chaleur, comme on peut le voir Fig.6 où R21 représenté la résistance au flux de chaleur par conduc- tion sur l'axe 21 provenant des spirales 22 et 23. R52 représente la résistance équivalente de la circulation de la chaleur provenant de la spirale 22 et décri- vant tout le circuit pour aboutir au manchon 17 représenté sur la Fig.5 comme un fil de masse G17. Sa construction est telle que sa résistance peut être considé- rée comme levée. De même, R52' représente une forte résistance à la chaleur pro- venant de la spirale 23 et se dirigeant vers le manchon 17 par tous les circuits sauf par l'axe. R24 représente alors la résistance à la propagation par conduction extérieurement à travers la spirale 24.
Les flèches représentent la direction du flux calorifique. R27 représente une forte résistance au flux se transmettant par conduction à travers les pignons 27 et 26. Il est évident qu'en réglant la position de la résistance R24 sur la résistance R21, les résistances entre les spirales 22 et 23 et la masse peuvent être rendues égales.
Cette théorie a présidé à la construction de l'appareil objet de la présente invention et permet d'obte- nir les mêmes caractéristiques de perte de chaleur pour les diverses spirales, cette condition étant réalisée en considérant que tous les facteurs caractéristi- ques d'échauffement et de refroidissement des deux spirales sont identiques et équilibrés, condition nécessaire pour effectuer des mesures précises, L'expénence a montré que la spirale 24 doit être sensiblement à egale distance des spirales 22 et 23, mais sa position peut toutefois varier légèrement et elle est généralement calée vers la gauche du milieu, comme on l'a rpprésenté Fig.3.
En se référant de nouveau à la Fig.3, on voit que la chaleur est ap- pliquée directement aux spirales 22 et 23 et qu'elle n'a pas à traverser une par- tie isolante comme c'est généralement le cas dans les appareils utilisant des ré- sistances séparées. Par conséquent le rendement est élevé et le retard thermique est dû unitialement à la chaleur emmagasinée dans les spirales elles-mêmes. Grâce à ce dispositif il est possible d'obtenir un plus grand couple par watt, compara- tivement à celui que développe les dispositifs dans lesquels on emploie des élé- ments chauffants séparés pour chauffer les spirales.
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La raison pour laquelle il est désirable d'éviter un retard dû à la diffusion de la chaleur à travers un isolant peut être expliqué en se référant aux courbes de la Fig.12 relevées sur deux types de wattheuremètres thermiques de même puissance et prévus pour fournir une déviation de 90% de l'échelle en 19 mi- nutes. La courbe A en trait plein représente la courbe de réponse de l'appareil conforme à l'invention et la courbe B en pointillé, celle d'appareils du commerce utilisant des éléments séparés pour chauffer les spirales à travers l'isolant. Au début de l'essai, les deux appareils étaient à température ambiante d'environ 25,5 C. La même charge à facteur de puissance égal à 1 a été appliquée aux deux appareils et maintenue constante pendant 5'50" puis on coupait.
La courbe de l'ap- pareil conforme à l'invention correspondait à une déviation de 49% de l'échelle en 5'30" et ensuite revenait au zéro; celle de l'appareil B dans le même temps atteignait 43% en 5'30" et 45% en 5'36" dans les mêmes conditions. On voit que le retard de l'appareil B provoque une déviation moindre pendant la période d'échauf- fement et une déviation forte pendant sa période de refroidissement, la déviation maximum étant relativement faible et se produisant après la suppression de la char ge.
De ce qui précède on voit qu'un appareil ayant ses spirales chauffées directe- ment fournit des résultats meilleurs que les appareils qui comportent une pièce isolante entre l'élément chauffant et les dites spirales, quand les uns et les autres sont utilisés à charge variable, De même, l'appareil ayant les caractéris- tiques de la courbe A peut avoir son retard plus aisément contrôlable que celui caractérisé par la courbe B, du fait qu'avec l'appareil A, ce retard dépend tout d'abord de l'emmagasinage thermique des spirales, alors que dans l'appareil B il dépend aussi de la chaleur emmagasinée sur les éléments chauffants séparés et aus- si du volume et des caractéristiques de l'isolant utilisé.
Théoriquement les résistances des deux spirales 22 et 23 doivent être égales et le demeurer à toute température d'utilisation. Toutefois, tous les ma- tériaux bimétalliques ont une résistivité qui est affectée d'un certain coeffi- cient de température et il n'est par conséquent pas possible de maintenir égales leurs résistances. Il en résulte que la mesure avec un tel appareil est entachée d'une erreur de facteur de puissance appréciable, à moins que la dite erreur ne soit compensée. Systématiquement, la résistance de la spirale 23 est prévue supé- rieure à celle de la spirale 22, à la température ambiante, dans le but de réali- ser une telle compensation*
La valeur du rapport caractérisant l'inégalité des résistances des spirales 22 et 23 sera déduite de la considération des figures 7, 8, 9 et 10.
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Toutes ces courbes sont relevées pour des résistances de spirales bimétalliques dont le coefficient de température est de 0,00133 à la température de 20 C. et en mesurant le rapport r à la température de 25 C., r étant égale à : résistance de la spirale 23 résistance de la spirale 22
De même le rapport entre le courant de chauffage proportionnel à la tension et le courant de chauffage correspondant au courant de charge, courants traversant l'élément chauffant pour une déviation de l'échelle de lC0$ et un fac- teur de puissance égal à l'unité, est de 2.
Dans la Fig.7, l'erreur, pour un facteur de puissance correspondant à un déphasage en arrière de 50%, est relevée en fonction des différentes valeurs de r, pour la moitié de la charge, les trois quarts et la totalité. La courbe su- périere montre que pour obtenir une compensation parfaite à demi-charge, r doit être égal à 1,02. Pour les trois quarts, correspondant à la courbe du milieu, r doit être égal à 1,052. Pour la courbe inférieure, qui représente la pleine char- ge, r est égal à 1,06. La Fig.8 met en évidence l'erreur de facteur de puissance pour différentes valeurs de ce dernier et pour quatre valeurs différentes de r à pleine charge.
La compensation parfaite pour toutes les valeurs du facteur de puissance est obtenue pour r = 1,06. Si r est égal à 1, l'erreur est de -2,35% pour un facteur de puissance de 50%; de pour un facteur de puissance de 60%, etc.. Les courbes r = 1,04 et r = 1,02 donnent les valeurs de l'erreur pour les divers facteurs de puissance et les valeurs correspondantes de r. Ces courbes mon- trent que, quand la compensation parfaite a été réalisée pour une certaine charge et un certain facteur de puissance, elle reste correcte pour la même charge à tou- tes les valeurs possibles du dit facteur de puissance. La Fig.9 met en évidence les variations de l'errer pour un facteur de puissance de 50% en fonction de char- ge.
Elle indique également que, pour une compensation correcte à une charge donnée (courbe r = 1,06) la compensation est sensiblement correcte pour toutes lebs autres valeurs de la charge et pour ce facteur de puissance. Par conséquent, quand r = 1,06, l'erreur maximum se produit pour la moitié de la chargea elle est d'ail- leurs positive et égale à environ 0,25% seulement.
Sur la Fig.10, on a représenté l'accroissement de température de cha- que spirale en fonction du facteur de puissance (50% pour la ligne pointillée et 100% pour la ligne en trait plein). Les deux courbes supérieures concernent la spirale chaude 22 et les deux courbes inférieures la spirale froide 23. Ces cour- bes concernent un appareil compensé pour lequel r = 1,06 à 25 C. Les courbes con- @
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-cernent un appareil compense pour lequel r = 1,06 à 25 C, Les courbes concernant la spirale froide mettent en évidence une des particularités de cet appareil en ce sens que la température diminue quand la charge augmente.
Ceci est dû au fait que pour une charge nulle, la spirale n'est parcourue que par le courant propor- tionnel à la tension et quand la charge, par/conséquent aussi la composante du courant, augmentent, la différence entre les composantes de tension et de courant dans la spirale à basse température est telle qu'il en résulte une diminution du courant total et par conséquent aussi une diminution de l'échauffement. Sur ces courbes, les valeurs des résistances utilisées à différentes températures sont indiquées à leurs extrémités où R22 représente la résistance de la spirale 22 et R23 celle de la spirale 23.
Ces courbes indiquent que pour la valeur de ± qui fournit une compensation convenable pour une certaine charge, les résistances des deux spirales pour cette charge sont pratiquement égales et le restent pour tou- tes les valeurs du facteur de puissance.. Par conséquent, l'appareil est compensé à pleine charge pour une valeur de r = 1,06 et, à pleine charge,R23 et R22 sont pratiquement égales, pour des valeurs du facteur de puissance 1 et 0,5 , bien qu'elles aient une différence de température d'environ 45 C.
L'examen des courbes des Fig.7 à 1C permet de comprendre la manière selon laquelle on obtient la compensation du facteur de puissance. La valeur r = 1,06, qui semble être la plus satisfaisante pour l'appareil décrit,peut n'être pas celle pour laquelle le fonctionnement d'un autre appareil serait correct, bien que les mêmes principes soient appliqués. Si, par exemple, on utilise des spirales bimétalliques ayant un coefficient de température plus élevé, il est nécessaire de choisir une valeur correspondante et plus élevée de r De même, si l'équipement est prévu de telle sorte que la différence de température entre la spirale chaude et la spirale froide diffère de 45*C. à pleine charge, il est nécessaire de choisir une autre valeur de r.
De même, une différence appréciable dans le rapport des composantes courant et tension à pleine charge change vrai- semblablement les conditions. Ces facteurs et d'autres encore seront pris en considération en choisissant la valeur de r pour la compensation du facteur de puissance et on conçoit que l'invention ne se limite pas à une valeur particu- lière du dit rapport. De plus, la Société demanderesse estime que la dite com- pensation peut être obtenue par un choix convenable du dit rapport r, différent de l'unité, conformément à ce qui a été dit. Bref, on peut dire que les deux spirales ont un coefficient de température et ne fonctionnent pas à la même tem-
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-perature en charge et, pour une charge donnée, les températures des dites spi- rales augmentent quand le facteur de puissance diminue.
Il en résulte que l'ap- pareil a une erreur fonction du facteur de puissance telle que les indications qu'il fournit sont trop faibles pour des facteurs de puissance faibles, à moins qu'on n'ait prévu une compensation. La Société demanderesse a constaté qu'il était possible de choisir une certaine relation entre les résistances des deux spirales et leur coefficient de température, et aussi la température de fonction- nement, de telle sorte que les dites spirales aient pratiquement la même résis- tance pour une charade donnée, de préférence la pleine charge, et demeurent sensi- blement égales quand le facteur de puissance varie pour la dite charge, et qu'un tel dispositif compense pratiquement le dit appareil pour des erreurs de varia- tion du facteur de puissance à toutes charges.
Ce résultat est généralement obte- nu en donnant à la spirale 23 une résistance légèrement supérieure à celle de la spirale 22 à une température donnée.
La différence qui doit exister entre R22 et R23 est de préférence obtenue en donnant aux dites spirales des longueurs diffêrentes, la spirale 23 étant plus lengue que la spirale 22. De cette manière on peut être certain que le coufficient de température, la valeur du couple par degré C, et les autres propriétés du bi-mêtal restent pratiquement constantes.
Le bi-métal que l'on a utilisé expérimentalement est connu aux Etats- Unis sous le nom de Truflex B pour lequel la face qui se dilate le plus, est constituée par 22% de nickel ,3% de chrome, 75% de fer, la face qui se dilate le moins étant constituée par 36% de nickel et 64% de fer. La section droite est de l'ordre de Omm.6 x 10mm. La longueur de la spirale 22 était de 426 mm. et celle de la spirale 23 était de 451mm, -Ces spirales comportent généralement 6 spires, le diamètre extérieur étant de 31mm.
Des caractéristiques peuvent être modifiées mois on utilise des spires relativement rigides pour trois raisons : 1 - pour réduire les déviations de l'aiguille dues aux vibrations, -2 - pour obtenir un espace convenable entre spires selon la quantité de bimétal utilisée dans un pe- tit espace, -3 - pour que le déplacement des spirales reste relativement faible.
Les appareils de mesure munis de spirales ayant la rigidité indiquée n'ont pas de fréquence de résonance entrainant des vibrations de l'aiguille. Dans les spira- les mentionnées, l'espace minimum entre spire est de l'ordre de 0,6 mm. Le cou- ple et la constante de temps de l'appareil se déterminent par le volume de bi- métal utilisé dans les spirales. Des variations dans la distance des spires externes et de l'enveloppe provoquent une variation concomittante et indésirable
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de transfert de chaleur, et cette variation est maintenue, par construction, dans des limites telles que la quantité de chaleur qui s'échappe des spirales est pra- tiquement proportionnelle à l'accroissement de température.
En d'autres termes, le coefficient de transfert de chaleur ne varie pas sensiblement avec le déplace- ment de la spirale.
Avec le type de spirale utilisé, la déviation totale est de l'ordre de 23 pour des limites de température très admissibles et un couple important.
Par conséquent, il est désirable d'amplifier cette déviation par les engrenages
26 et 27 qui ont un rapport de multiplication de 3 à 1. La plus grande partie de , la compensation pour la température ambiante est obtenu par le fait que les spi- rales produisent des couples inverses. Toutefois, il subsiste une erreur résiduel- le de température ambiante pratiquement proportionnelle à la charge et due à la variation de différence de température entre les deux dites spirales pour des charges différentes. L'erreur résiduelle est pratiquement éliminée par le mécanis- me représenté Fig.2 et 11 qui, de plus, permet le réglage sur la totalité de l'é- chelle et est prévu de manière à supprimer le flottement des engrenages 26 et 27 dans toutes les positions de l'aiguille.
Dans la Fig.ll, la spirale bimétallique 32 se comporte comme un res- sort s'opposant à la déviation de l'aiguille 15, d'une quantité telle que, pour une déviation donnée, il soit possible de la régler en agissant sur l'extrémité extérieure de la spirale au point 34. Le couple de sens inverse a une valeur telle qu'il permet le réglage sur la totalité de l'échelle et, sur la figure, on voit qu'il suffit de tendre le ressort 32 et de faire tourner l'axe 33 d'un angle b d'environ 135 , quand la température ambiante est d'environ 25 , On notera que l'aiguille est au zéro et que la bielle 36 n'exerce qu'un couple très faible mais bien défini sur l'axe de l'aiguille quand celle-ci est à la partie inférieure de l'échelle.
Il est d'ailleurs suffisant pour que, à vide et pour un réghga convena- ble du zéro de l'aiguille 15, il n'y ait aucun flottement dans les engrenages 26 et 27.
Le couple opposé produit par le ressort 32 augmente quand l'aiguille
15 atteint les valeurs supérieures de l'échelle consécutivement au dispositif pré- vue Ce couple dépend de la longueur du bras 35, de saposition angulaire, de la longueur de la bielle 36, de la longueur du bras qui la relie à l'aiguille et aussi de l'angle du dit bras par rapport à la bielle 36. La valeur de ce couple diminue quand la température ambiante au-,mente, Par conséquent on réalise ainsi un
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dispositif de réglage sur la totalité de l'échelle permettant de compenser l'er- reur résiduelle de température ambiante et d'éviter le flottement des engrenages.
Pour une température ambiante plus élevée, le couple est produit par la spirale 32 pour une charge nulle, si on désire une compensation d'erreur de température plus rigoureuse. Pour les positions supérieures de l'échelle, la figure 11 indique en pointillé la position extrême. Il est évident que certaines caractéristiques du wattheuremètre thermique qui viennent d'être décrites sont applicables à d'autres appareils de mesure fonctionnant sur des principes analogues.
Bien qu'on ait représenté et décrit une seule forme de réalisation de l'invention, il est bien évident qu'on ne désire pas se limiter à cette forme par- ticulière, donnée simplement à titre d'exemple et sens aucun caractère restrictif, et que par conséquent toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.