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DISPOSITIFPOUR LA MESURE DE COURANTS'CONTINUS.
Dans la technique de l'énergie électrique, il est biencconnu d'utiliser des transducteurs pour mesurer les courants continus. Un d-ispo- sitif de type courant, destiné à ce bute se compose en ordre principal de deux noyaux de fer à deux branches.. pourvus d'enroulements, qui sont reliés en série et connectés à une source de-courant alternatif. Les noyaux sont habituellement placés sur une barre collectrice de courant continu et sont disposés de telle façon qu'ils soient aimantés en des sens opposés par un courant continu traversant la barre collectrice par rapport à l'aimanta- tion par courant alternatif à un certain moment. Dans ces dispositifs, le courant du circuit à courant alternatif sera directement proportionnel au courant continu de la barre collectrice et le dispositif agira¯comme un transformateur de courant.
Les'ampères-tours du courant alternatif et du courant continu seront identiques.
Dans la mesure d'importants courants continus, toutefois, lesdits ampères-tours deviendront très considérables. La consommation d'énergie de la ligne à courant alternatif, qui est presque exclusivement @ réactive, est proportionnelle au produit des ampères-tours et de la surfa- ce de la section transversale du noyau. Il est nécessaire, toutefois, de prévoir la surface du noyau d'une grandeur telle que le flux dans le noyau domine de façon appréciable le flux de dispersion des bobines à courant al- ternatif, si une bonne précision de mesure doit être obtenue.
De cette fa- çon, la consommation d'énergie réactive sera plus grande que de raison lors- que les courants de mesure excéderont l'ordre de grandeur de 30 kA et le dis- positif de mesure connu ne conviendra donc pas pour ces intensités de cou- rant. '
Afin d'éviter ces inconvénients, il est connu de redresser le courant alternatif traversant le transducteur et de faire magnétiser par ce
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courant redressé les noyaux du transducteur se trouvant dans un enroulement séparé dans le sens opposé à celui des ampères-tours du courant à mesurer.
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Au moyen d9an tel dîmpositîf, la précision de la mesure sera accrue de façon appréciable.
Une connexion du type décrit constitue en réalité ce que 1?on appelle habituellement auto-aimantation. Le but de cette dernière est le
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plus souvent d9amplifier le courant continu externe au moyen du courant redres- sée de façon que 1-'amplîficatîon du transducteur soit accrue. Dans la conne- xion décrite, d9autre part, 1?auto-aimantation est prévue pour réagir contre la aimantation par le courant continu externe et cette connexion'peutpar con- séquentp être appelée auto-aimantation négative.
En liaison avec ce qui pré-
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céde, il faut encore attirer Inattention sur le fait que par 19expression "élément transducteurit, on entend habituellement un circuit magnétique à un ou plusieurs enroulements, les circuits magnétiques de divers éléments de transducteur pouvant toutefois, partiellement, être communs..
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Il a été proposé d9utiliser un transducteur dit à auto-aimanta- tion interne dans des buts de mesure. Des éléments de valves sont alors re- liés en série aux éléments du transducteur et ces derniers reçoivent des cou- rants donnant des ampères-tours dont l'amplitude sera égale à celle des am- pères-tours du courant à mesurer.
Les courants des circuits, habituellement reliés en parallèle des éléments de -transducteur seront soustraits dans la connexion ordinaire à courant alternatif, Comme 1?un de ces courants dé- passe 1?autre la différence donne lieu à des intervalles inactifs. -Ces der- niers varient fortement avec la tension du courant alternatif retranché et avec la résistance du circuit et par conséquente le caractère transforma- teur du courant désiré ne sera pas obtenu.
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La présente invention,!> toutefois, a trait â un dispositif qui évite totalement lesdits inconvénients et qui permette une mesure d-une gran- de précision et une très petite sollicitation d'énergie réactive. L9inven- tion est relative à un dispositif pour la mesure du courant continu au moyen
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d-lun transducteur à auto-aimantation, pourvu de deux éléments de transduc- teur au moins, le transducteur étant magnétisé par le courant qui sera mesu- ré, en sens opposé à celui des ampères-tours provoqués par 1?auto-aimanta- tion.
La caractéristique principale est qu9un instrument de mesure de cou- rant est prévu pour être traversé par un courant continu dérivé des courants des éléments du transducteur au moyen d'une connexion à valves appartenant à la catégorie de celles qui, dans chaque intervalle de temps, permettent à celui des courants des éléments du transducteur numériquement le plus grand de traverser ledit appareil.
Linvention sera maintenant décrite avec référence aux dessins ci-annexés, dans lesquels :
La figure 1 montre schématiquement la forme de réalisation con- forme à 1?invention la plus simple les figures 2a et 2b montrent, en ordre principal, des oscille- grammes représentant les courants dans les éléments du transducteurµ
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la figure 3 montre la relation existant entre le courant de . laap pareil et le courant à mesurera la figure 4 donne une vue perspective de ??agencement des en- roulements conformément à la forme de réalisation représentée à la figure l;
et les figures 5 à 10 montrent différentes formes de réalisation
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conformes à l9invntiono
A la figure l, deux éléments de transducteur sont représentés schématiquement, les enroulements à courant alternatif étant désignés par 1 et 2. Le courant à mesurer est supposé traverser une barre collectrice 3 mais il peut naturellement également traverser un enroulement sur les noyaux du transducteur. Les enroulements 1 et 2 sont reliés en série à des éléments
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de valves 4 et 5 respectivement, formant les deux branches d9une connexion à
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valves j, connexion à deux impulsions, à double voie (connexion de Graetz).
Les éléments de valves 6 et 7 sont reliés à chacune des deux autres branches.
Les conducteurs 8 et 9 relient les bornes à courant alternatif 10 et 11 de la connexion à valves à une source de courant alternatif 12. Le dispositif de mesure de courants 13, constitué, dans sa forme la plus simple, par un ap- pareil indicateur, est relié, au moyen des conducteurs 14 et 15,aux bornes à courant continu 16 et 17 de la connexion à valves.
Pour expliquer le mode de fonctionnement de ce dispositif, on considère le cas ou 1?enroulement 1 est traversé par le courant i et où 1?enroulement 2 est traversé par le cou-
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rant i i2 étant supposé, à le moment, supérieur à 1 Dans le conducteur 8 de courant alternatif le courant 1 - i doit s'écoaer dans la direction de départ de la source de courant alternatif. Les sens des courants sont indi- qués par des flèches longeant les enroulements et les conducteurs. Dans le
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conducteur bzz le même courant 1 - i 1 doit s9êcouler en direction de la source de courant alternatif.
Ce courant ne peut passer que par Isolément de val- - ve 6 et, par conséquent, l'élément de valve 7 sera fermé, ce qui a pour résultat que le courant i2 provenant de l'enroulement 2 passera.par le point 16
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et s'écoulera par l'appareil 138 vers le point 17, où il se branchera sur un courant i traversant 1?enroulement 1 et un courant 1 2 - i passant par Isolé- ment de valve 6 et se dirigeant vers le conducteur 9.
Si, d9autre part, i est supérieur à i le courant des conduc- teurs 8 et 9 changera de sens. Le courant provenant de la source de courant alternatif passera alors du conducteur 9 à l'élément de valve 7, tandis que traversera de valve 6 sera fermée ce qui aura pour résultat que le courant il
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traversera l'appareilo
Il est donc clair que .l'appareil sera toujours traversé par le plus grand des courants il et i2 traversant les éléments du transducteur.
La figure 2a montre les courbes de courant pour les deux nrou lements de transducteur 1 et 2, le courant i, étant indiqué en traits pleins
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et le courant i étant indiqué en traits mixÉes, ces traits mixtes étant, pour plus de clarté, tracés quelque peu en dehors des traits pleins correspondants. La courbe de tension du courant alternatif est indiquée en pointillé. La valeur de 1?amplitude des courants il et i donnera les ampères-
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tours opposés aux ampères-tours provenant du courant a mesurer. La longueur des intervalles pendant lesquels l'un des courants dépasse l'autre dépend des variations des résistances des circuits ou de la tension du courant al-
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ternatiffournie.
Lesdites variations, toutefois, n'auront aucune influen- ce sur le résultat de la mesure, puisque, selon l'invention, c9est toujours le plus grand des courants il et i2 qui est utilisé pour la mesure.
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La figure 2b montre la différence des courants il m i- dans les conducteurs de courant alternatif. Il ressort de l'examen de cette courbe qu'il ne conviendrait pas de baser la mesure sur cette différence., puisque les variations de la différence provoqueraient nettement une va- leur moyenne variable de ce courant alternatif, malgré son amplitude con- stante.
La figure 3 montre la relation existant entre le courant IA
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de l'appareil et le courant à mesure I La courbe A' Ali représente une connexion conforme à la représentation de la figure 1. La branche A9 de la courbe indique le champ de fonctionnement dans lequel l'auto-aiman- tation coopère avec le courant à mesurer et dans lequel une grande sensibi- lité est alors obtenue. Ceci représente le rôle courant de l'auto-aimanta- tion. La branche A", d'autre part, montre le passage où l'auto-aimantation
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s'oppose au courant à mesurer. 09est ce champ qui est utilisé dans la pré- sente invention et le procédé peut, comme il a été dit plus haut, être appe- lé auto-aimantation négative.
La figure 4 montre 1?agencement pratique des éléments de trans- ducteur, de leurs enroulements et de la barre collectrice traversée par le courant à mesurero Cette figure montre les détails appliqués à la connexion conforme à la représentation de la figure 1 et les points communs aux deux figures sont désignés par les mêmes chiffres de référence.
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En déhors de la connexion représentée à la figure 1, toute con- . nexion de transducteur peut évidemment être utilisée pourvu qu'elle appartien= ne à la catégorie qui répond aux exigences du cas. Les figures 5, 6 et 7 mon- trent des formes appartenant à cette catégorie, formes qui, toutefois, n'ont pas le même modèle simple que la forme représentée à la figure 1 mais utili- sent au contraire, un nombre notablement plus grand d'éléments de connexion.
Selon la figure 5, chacun des deux éléments de transducteur 18 et 19 est pourvu de deux enroulements, respectivement 20, 21 et 22,230
Chaque enroulement séparé est relié en série à un élément de valve respecti- vement 24, 25, 26 et 27. L'un des enroulements de Isolément de transducteur est reliée en série avec une valve, à une source de courant alternatif, en 28.
Par conséquent, les-enroulements 20 et 22 sont reliés en série avec la valve
29 et les enroulements 21 et 23 sont reliés en série avec la valve 30. Sur chaque élément de transducteur, les deux enroulements sont prévus de telle façon qu'ils soient en opposition l'un par-rapport à l'autre. Les bornes à courant continu des deux valves 29 et 30 sont reliées en série sur leur côté à courant continu et sont connectées à un appareil 13.
A un certain moment, le courant traversant les enroulements 20 et 22 est supposé supérieur au courant traversant les enroulements 21 et 23.
De la valve 29, le courant est alors amené, par l'enroulement 20 au circuit, en passant par l'appareil 13,et tous les éléments de valve de la valve 30 seront actifs., le courant provenant de 1?enroulement 21 peut donc être admis à l'enroulement 23. Si le rapport de grandeur entre les courants traversant les enroulements est inverse, le courant supérieur. provenant de l'enroule- ment 21, sera, de la même fagon admis au circuit de 1-'appareil et les condi- tions seront remplis oonformément à l'invention.
La figure 6 représente 1-'utilisation d'éléments de transducteur sans auto-aimantation interne. Chacun des enroulements à courant alternatif
32 et 33 reliés en parallèle est, d'une part, relié en série à une valve., respectivement 34 et 35, à un enroulement d'alimentation à auto-aimantation, respectivement 36, 37 et d'autre part., à une valve, respectivement 38 et
39, les côtés à courant continu de ces dernières étant reliés en série l'un à l'autre de même qu'à un appareil 13. Les points 40 et 41, respectivement entre les enroulements à courant alternatif 32 et 33 et les valves 38 et 39, sont reliés à une source de courant alternatif 42.
De cette connexion, il est clair que l'appareil sera traversé par le courant momentanément le plus grand à travers les éléments de trans- ducteur, puisque les valves 38 et 39 sont connectées de façon analogue aux valves correspondantes 29 et 30 de la figure 5.
La figure 7 montre l'utilisation d'un transducteur à trois phases.dans lequel les éléments de transducteur 43, 44 et 45 sont alimentés à partir d'une ligne à courant alternatif, en 46, via un transformateur,qui peut être monté en étoile, comme il est montré au dessin., et qui peut être un transformateur à trois phases ou consister en trois transformateurs à une seule phase 47, 48 et 49.
Un élément de valve, 50, 51 et 52, respectivement, est relié en série à chaque enroulement du transducteur, et,, en parallèle avec chacune de ces combinaisons, est monté un élément de valve, respectivement 53, 54 et
55. Ces derniers éléments de valve sont reliés en série et sont connectés à un appareil 13.
Comme les éléments de valve 53, 54 et 55 sont reliés en série, le courant du circuit traversant l'appareil 13 est déterminé par le courant momentanément le plus grand des éléments de transducteur 43, 44 et 450
Le courant de 1?appareil, en temps que fonction du courant à me- surer ,, aura, dans les formes de réalisation illustrées aux figures 5 à 7, pratiquement la même allure que la courbe A'A" de la figure 30
Quand on mesure un grand courant, toutefois, l'auto-aimantation négative doit encore être accrue, afin que la consommation d'énergie de la source à courant alternatif soit petite.
Les possibilités d'atteindre cette condition seront décrites en relation avec la forme de réalisation représentée
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à la figure 1 mais les opérations correspondantes peuvent naturellement éga-
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lement s51appliquer aux dispositifs illustrés aux figures 5 à 7.
La figure 8 montre donc un dispositif qui diffère principalement de la forme de réalisation représentée à la figure 1 en ce que sur chaque élé- ment de transducteur est monté un enroulement supplémentaire, respectivement 56 et 57, les enroulements 56 et 57 étant traversés par un courant entre les bornes à courant continu 16 et 17, dans un sens tel que leurs ampères-tours s'opposent au champ contenant le courant à mesurer. Par cet agencement, on obtient la courbe B'B" visible à la figure 3. Conformément à 1?invention, la branche B" de cette courbe est utilisée.
Il ressort de 19 examen de la figure 3 que le courant de l'ap- pareil IA' pour de petits courants dans la barre collectrice de courant contint en dessous de la valeur IS1, s'élèvera de façon discontinue vers la branche B'. Si le courant dans la barre collectrice est de nouveau accru,. la
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courbe B9 sera suivie jusqu-à ce que le courant I aura excédé la valeur I52P et le courant de l'appareil tombera alors de façon brusque à la valeur déterminée par la branche B".
Cet inconvénient peut être évité si l'on munit le transduc- teur d'une pré-aimantation, par exemple au moyen d'un courant ISO,quelque
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peu supérieur à 1 travaillant dans le même sens que le sourant à mesurer.
De cette façon, toutefois,!> le courant de 1 appareil ne sera pas le plus petit possible selon la courbe du transducteur,, lorsque le courant à mesurer est nulo Ce problème peut être résolu si 1?on soustrait du courant de l'appa- reil un courant d'une grandeur telle que le courant de l'appareil atteigne sa valeur minimum lorsque le courant à mesurer est nul.
La pré-aimantation correspondant au courant ISO, de même que le circuit utilisé pour ladite soustraction, sont toutefois sujets à variations variations provenant, dune part, de la source de courant de laquelle ils sont obtenus et, d9autre part, de variations dans les résistances des enroulements dues à des différences de température. Toutefois si les deux courants sont amenés à varier de la même façon, il est possible de les connecter de telle manière que les varia- tions du courant de 1?appareil soient neutralisées. Cette condition peut être atteinte si le même courant peut être utilisé pour les deux buts, mais comme les variations de résistance du cuivre sont habituellement d'importan- ce mineure dans le circuit, il peut suffire de faire dériver les courants de la même source.
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La figure 9 illustre une façon de réaliser lesdites prË3":aiman- tation et soustraction. Ce système est basé sur celui du dispositif montré à la figure 8 et comprend, en outre, deux enroulements de pré-aimantation 58 et 59, reliés en série, chacun de ceux-ci étant disposé sur un élément de transducteur, Ces enroulements sont alimentés en courant continu, cou- rant qui est par exemple obtenu, d'une valve 60, reliée à une ligne à cou- rant. alternatif en 61. Le courant traversant les enroulements 58 et 59 peut passer par 1'appareil 13 de telle façon qu'il s'oppose au courant con- tinu venant du transducteur.
La figure 10 montre deux variantes, indépendantes 1-lune de l'autre, d'un dispositif tel que celui qui est représenté à la figure 9* D'une part,, la soustraction susmentionnée est représentée comme devant s'ef- fectuer dans un transducteur auxiliaire 63 et, d'autre parte les enroulements
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de pré=a.1mant,ati<:m. reliés en série du transducteur de mesure sont reliés en parallèle avec le circuit traversé par le courant qui est prévu pour élimi- ner ladite pré-aimantationo Le courant dérivé des bornes à cotwant continu 16 et 17 du transducteur aimante un enroulement d e3.tation 62 du trans- ducteur auxiliaire 63 qui est relié à une source de courant alternatif en 64.
Les enroulements de transducteurs 58 et 59 sont alimentés à partir d'une valve 60, en série avec une résistance 68 de ladite valve. Du courant est
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également fourni à un autre enroulement doexoîcatîon 65 du transducteur auxi- liaire en série avec une résistance 690 Le rôle de i'enroulement 65 est deai- manter le transducteur 63 en sens opposé à l'enroulement 62.
La résistance des résistances 68 et 69 sera telle quelle dominera la résistance de l'en-
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roulement dans les circuits correspondants
Le courant alternatif passant par le transducteur auxiliaire 63, qui est proportionnera, la différence entre les courants continus de ses en- roulements de magnétisation, peut être porté à une valeur convenable au moyen d'un transformateur de courant 66 et être ensuite redressé dans une valve 67, si bien qu'un appareil à courant continu 13 peut être utilisé.
L'utilisation d'un tel transducteur auxiliaire a pour avantages, d'une part, que le courant de l'appareil peut avoir une valeur arbitraire et, d'autre part, que les am- pères-tours dès différents enroulements peuvent être réglés à des valeurs arbitraires convenables des différents courants du dispositif.
Il est évidemment possible également d'employer le procédé cor- respondant aux représentations des figures 9 et 10 pour la soustraction du courant de pré-aimantation et, dans ce cas, les enroulements 58 et 59 peu- vent être reliés en série avec l'enroulement 65 du transducteur auxiliaire 63.
REVENDICATIONS.
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1. Dispositif pour la mesure de courants continus au moyen d'un transducteur à auto-aimantation pourvu de deux éléments de transduc- teur au moins, ledit transducteur étant magnétisé par le courant à mesurer, en sens opposé à celui des ampères-tours dérivés de l'auto-aimantation, ca- ractérisé en ce qu'un appareil de mesure de courant est prévu pour être traversé par un courant continu dérivé des courants des éléments de trans- ducteur, à l'aide d'une connexion à valves appartenant à la catégorie de celles qui permettent, dans chaque intervalle de temps, à celui des courants des éléments de transducteur numériquement le plus grand de traverser ledit appareil.