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wlUPEMETRE DE PRECISIOStloi Le présent brevet a pour objet un ampèremètre de précision
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pour la mesure .astatan e,moyeaae ou efficace d'intensités de corcamt en courent e.3teraatien courant variable, ou en courant continue Lorsque l'on cherohe , mesurer de fortes intensités de vot raxrt temporellement va&-iebles.le transformateur généralement utilisé à oet effet donne des indications proportioaaellee â fi et dt non pas à la valeur de l'intensité instantanée,moyenne ou effi-
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aaae suivant les appareils de mesures qui lui sont adjoints Dans le cas envisagé, les shunts sont également sujets h aautiea, tant à cause de la répartition Interne des lignes de OOU.
rant, que de la perturbation apportée par la force éleotro motrice induite dans le circuit de mesure par le champ magnétique intense dû au courant fort.
Pour évaluer les fortes intensités on peut recourir à des effets
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thermique* électromagnétiques, ou d'ordre seoondire,oomme par 8Xe8Ple,1'.ffet Hall ou l'effet Ker.
Les effets électromagnétiques qui apparaissent dans un mi- lieu non magnétique sont excessivement faibles; 11 est nécessaire de se placer dans ces conditions pour que la perméabilité du
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milieu reste constante ( 1- - 1).
Il convient d'utiliser des ampliiicateurs à lampes* Le présent brevet vise également les appareils et leur agen-
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cernent permettant la mesure avec précision des -olu9 grosses intensités coume aussi des plus faibles en oourant alternatif ,en courant variable ou en courant continu,, dont les différentes
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réalisations ont toutes pour point de départ, l'action cniQc qui s'exerce entre deux conducteurs parcourus par un courant de même sens ou en sens opposé.
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à cet effet,la fig.I représente schématiquement en perspe'tive un conducteur électrique conditionné d'une façon part1oull re et conformément à l'Invention pour la mesure des valeurs de fortes intensités de courant qui le traversent.
La fig.2 représente schématiquement une première disposition des circuits et appareils électriques propres à la mesure de l'intensité d'un courant traversant le conducteur représenté à la fig.I.
La fige,3 représente schématiquement une deuxième disposition de circuit et d'appareils propres à la mesure de l'intensité d'un courant traversant le conducteur représenté à la fig.I.
La flg*4 représente schématiquement une variante d'exécution
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de la fig.I,spécialenient réalisée pour la mesure des intensités de courants très faibles et constituer ainsi un micro ampèremètre de grande précision* la se reportant 4 la fig.I, si on considère un conducteur 1 de section rectangulaire par exemple,fraisé sur toute son épaisseur
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suivant une certaine longueur 1, de manière à. for'ser deux brenow ches ou dérivations 2.
et 1, et parcouru par le courant l qui se di- vise en ± dans la branche 3 et dans la branche 4 inversement
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proportionnellement aux seotions s' de la branche 3 et s" de la branche 4 délimitées par la fente fraisée ± de longueur L dans le conducteur 1.
Les deux courante I' et I" sont de mème sens; il y a attraction, entre les branches 3 et ! du conducteur 1.
Dupoint de vue mécanique,les deux conducteurs 3 et 4 ,de longueur L. et respectivement de section s' et s" constituent deux poutres encastréesleurs extrémités; elles se déforment sous l'effet de la force attractive uniformément répartie
Cet effet est proportionnel au produit I' :
I",soit en défi .' nitive, puisque Il + I" = I, proportionnel au carré de l'intensité du oourant I qu'il s'agit d'évaluer*;
La largeur de la fente Z diminue$ mais cette diminution est extrêmement faible.'
En choisissant convenablement les dimensions,le moment d'inertie et l'élasticité du matériau conducteur, la variation de l'épaisseur de la fente .4 suit exactement les variations du carré de l'intensité du courant qui traver se le système représenté à la fig. I.
Pour mesurer cette variation d'épaisseur de la fente 2, 11 existe trois moyens. la) Le conducteur parcouru par le courant I peut être considéré comme étant une des armatures d'un condensateur dont l'autre,isolée 5, est fixe et placée par exemple au milieu de la fente 2.
La capacité dépendant de la position de ± et 4 vis à vis de 5 ,varie comme le carré de l'intensité du courant I.
Si cette capacité est insérée dans un circuit osoillant, la fréquence de résonance de ce circuit est une mesure de l'intensité du courante
2 ) La capacité dont il est question au primogest insérée dans un pont quien permet la mesure..
3 ) Une source lumineuse projette l'image de la fente sur un thermo-élément qui, recevant plus ou moins d'énergie lumineuse sui-
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vaut l'épaisseur de la fente,fait dévier proportionneDement un galvanomètre inséré dans le circuit du thermo-élément.
Ci-après on exposera à titre exemplatif les moyens préconisée ci-dessus.
10) En se reportant à la fig.2 , la capacité à mesurer et résultant d'un système établi conformément ou schéma représenté à la fig.I est représentée schématiquement par µ à la fig.3 et étant très faible,il convient d'utiliser des bobines présentant un faible coefficient de self induction (7) pour obtenir à l'aide d'une lampe électronique schématiquement représentée en l'entre- tien des oscillations du circuit oscillant 6 et 7.
Des lors,on obtient des oscillations de haute fréquenoe.
La variation de la capacité étant très faible,la variation de la fréquenoe est petite; elle varie autour d'une grande valeur.
Pour obtenir une fréquence facile à évaluer,il suffit d'utiliser les battements produits dans le circuit 10 à l'aide d'un autre oscillateur de haute fréquence fixe 11.
Le oirouit 10 étant lui-même couple par au circuit oscillant 6,7.
Le circuit est le siege de battements qui sont détectas et amplifiée normalement par des appareils habituels et bien connus' , représentés schématiquement en 12.
La sortie de l'amplificateur détecteur 12 peut être connectée,soit à un enregistreur ou soit à un fréquence Mètre 13 qui donne donc une indication proportionnelle au carré de l'intensité du courant I.
La mesure du oourant se lit sur l'appareil 13 avec une très grande précision* S'il s'agit de courant continu en régime perma- nent,la fréquence donne la mesure du courant.
Si le courant varie(courant continu en période d'établissement), la fréquence varier Lorsque la variation du courant est rapide ,il faut que le fréquence mètre à leoture directe puisse suivre cette
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variation de manière à avoir la valeur instantanée du courante 0' est une question de temps de relaxation intervenant dans le fréquence mètre qui limite l'emploi de la méthode*
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si l'on mesure du courant alternatif,les conducteurs.
et 4 vibrent à la fréquence double de celle du courant et 11 s'agit alors d'avoir un fréquence mètre oscillographes
Cette façon de procéder permet de placer l'oscillateur
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°,,,r9¯ our un ooaQ1ucteur à haute tension et de ooupler le oil'tii< cuit 10 suffisamment lâchement à 9 pour que la distance qui
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sépare 9 de 1Q.,solt celle qui permet l'isolation d'après les ré- glements en vigueur.
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De ce faillies circuits de mesure 1Q.,n.n..n qui sont à basse tension peuvent entre Manipulés SQ.l1.S aucun danger.
Ainsi se trouvent supprimés les transformateurs d t iatene1... té qui se rencontrent toujours dans les cellules ou cabines haute tension blindées ou à air.
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l2 La fig'3 schématise un deuxième moyen., La capacité à formée par le conducteur de la fig.I est ta" srée dans un pont de mesure dont 14,15,16 sont les trois autres branches*
14 est une capacité fixe, 15,16 sont des résistances de valeurs telles que le pont alimenté par la source alternative 21
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à l'aide des conducteurs 1! et la ,soi+ en équilibre lorsque la capacité .Q est au repos,c'est à dire lorsque le oourxnù q est nul<!
A l'équilibre du pont,les conducteurs 19 et 20 ne présentent aucune différence de potentiel entre eux.!
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Si le courant 1 traverse le conducteur 1,la capaoité 2varie,
le pont est déséquilibré et 11 et J.2 présentent une diffé- rence de potentiel proportionnelle à la(variation de la capacité 6.
Vu la petitesse de la capacité µ il convient d'alimenter le
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pont en haute fréquence,par exemple, 100*000 périodes par seeo. de,la tension haute fréquence est fournie par un oscillateur fixe 21 schématiquement indiqué sur la fig.3.
La différence de potentiel entre 19 et 20 varie à la fréquence de l'oscillateur 21 et elle est modulée à la période de la varia;-*
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tien de la. capaoité à*,
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Il Battit de connecter un détecteur 22 schématiquement représenté.pour avoir une oscillation entre les extrémités des conducteurs 23 et 24,à la fréquence de la vibration de 6.
Un oscillographe ou un enregistreur 25 enregistre les vaniations instantanées du courant I.
L'appareil est d'une grande sensibilité et d'une grande précision et il convient aussi bien pour le courant continu permanent que pour le courant variable et que pour le courant alternatif.
Comme il a été vu précédemment,c'est la période propre de l'oscillographe enregistreur qui limite la fréquence du courant pour lequel l'emploi de l'appareil est Indiqué*
3 ) Le schéma de la fig.4 représente la disposition propre à la réalisation d'un troisième moyen convenant pour la mesure de courants très faibles* En utilisant simultanément les effets thermiques et éleotroma- gnétiques on obtient un micro-ampèremètre correct à toutes fréquences, y oompris la très haute fréquence et de grande précision*
Un fil d'un diamètre très faible,quelques microns 36 amène le courant 4 mesurer qui ressort de l'appareil per le iil plus gros 27.
Les extrémités 28,29, 30 et 31 des conducteurs 26 et.^7 sont maintenues fixes.
Le courant total 2. mesurer i, entrant par 26 et sortant par 27 traverse dans le même sens les conducteurs 26 et 27 placée dans le voisinage immédiat l'un de l'autre.
Il en résulte une attraction du conducteur très fin 26 par le conducteur plus gros 27 qui ne se déplace pas et une flèche se marque dans le conducteur 26. Si ce dernier est plaoé horizontalement au dessus du conducteur il,l'effet Joule du conducteur 26 augsente encore notablement la flèche.
La mesure du rapprochement relatif des conducteurs 26 et .il se fait en projetant l'image de ces deux conducteurs sur un thermo- élément et comme il a été dit précédemment,le galvanomètre inséré dans le circuit du thermo-élément donne une indication proportion-
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nelle au carré de l'intensité du courant 1.
Ce dernier instrument ne donne que la Mesure de 1'intensité efficace* Il convient pour les faibles courante continus ou
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alternatif s,quelle que soit la fréquenoe,mme pour les ondes disymétriques,il peut être étalonné en oourant continua En choisissant de très faibles distances entre les conduc-
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teurs 36 et &l. et de très petite diamètres de fil, tout en évi tant l'effet pel.ioulaire,on augmente la flèche due a l'effet Joules Cette dispooltlon présentant une très petite capacité, et un trea petit coefficient de self induot10n,remplaoe le thermo- couple habituel et tout en présentant une résistance plus petite est d'une plus grande sensibilité.,
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En réiinissant l'une à 1!autre les extrémités a et ,,j, des inducteurs 12 et n voir fig.4 ,ces deux conducteurs sont parcourus en série par le l!1lUe courant 1 mais en sens opposé.
Il en résulte une répulsion qui peut être ajoutée à l'effet d'al1ongem.ent,4C à l'effet Joule en plaçant le conducteur 27 au dessus du comduoteur flexible 12, o% on se '.ebo,nea1Bsi avec un appareil présea... tant un coefficient de self Induction plus faible dans des conditions analogues à ce qui précède':
De tout ce qui précède apparaît l'utilisation de la mesure du rapprochement relatif de conducteurs électriques disposés l'un près de l'autre et parcourus par un courant pour en déduire, comme exposé, des mesures d'intensité dans les limites les plus étendues,ou inversement,évaluer les variations d'épaisseur de la fente résultant d'efforts mécaniques plus ou moine grands exercés sur l'une ou sur les branches ou dérivations du système.
Ainsi pourrait très aisément se construire un Micromètre de grandes pré-
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oision et senclu llté permettant la mesure du micron et uoius,r Vu la précision que l'on peut obtenir dans l'évaluation des Irarlatiéne, de 1 épaisseur de la fente sous l'Influence de courants électriques ou d'efforts méoaniques,les moyens décrits peuvent recevoir de nombreuses applications pour toutes espèces de mesure*