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"Dispositif indicateur de dépassement d'une puissant déterminée d'énergie électrique absorbée par un utilisateur" Priorité d'une demande de brevet déposée en France, le 17 janvier 1964, sous le N 960. 640 et d'une demande de brevet d'addition y rattachée déposée le 5 janvier 1965, sous le N 822.
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Dans certains pays, la tarification de l'énergie électrique est faite en fonction de la puissance maximum absorbée par l'utilisateur. Pour des puissances importantes, la détermination de la puissance absorbée s'effectue à l'aide de compteurs quart-horaires et parfois à l'aide d'ampèremètres intégrateurs. Un tel système est toutefois trop coûteux pour en permettre un emploi généralisé et, par ailleurs, la lecture de l'indication exige un personnel spécialisé.
La présente invention a pour but de fournir un système indicateur qui est à la fois précis, sûr, robuste et économique, et qui présente un ensemble de propriétés, que doit posséder ,en système de ce genr@ pour être susceptible d'un emploi géné- ralisé, à uasoir il doit fournir une indication digitale pouvant être interprêtée par du personnel non spécialisé;
il doit indiquer le dépassement d'une puissance déterminée pen- dant une certaine durée de temps, par exemple de l'ordre d'une minute, mais ne doit pratiquement pas être influencé par des surcharges de très courte durée, par exemple des court-circuits, tandis que de telles surcharges brèves ou courts-circuits ne doivent pas nuire à la conservation de la précision de mesure ; en outre., il est utile que la gamme de mesure soit aussi étendue que possible, afin d'éviter la multiplicité d'appareils pour des puissances différentes, ce qui augmenterait sensible- ment le prix de revient.
Selon l'invention ce but est atteint grâce au fait que le dispositif indicateur est constitué par deux parties essen- tielles, dont la première est un appareil de mesure indicateur comprenant un bilame qui est parcouru par un courant proportion- nel au courant absorbé par l'utilisateur et actionne un organe indicateur lorsque ce courant dépasse pendant un certain temps, par exemple de 1 ordre l'une minute, une valeur prédéter- minée, notamment la valeur contractuelle tandis que la deuxième
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partie comprend un transformateur saturable,
dont l'enroulement secondaire alimente ledit bilame et dont l'enroulement primaire est parcouru par un courant égal ou proportionnel au courant absorbé par l'utilisateur et qui est réglable à l'une quelconque @ d'une gamme de valeurs, en conformité avec la puissance nominale contractuelle à contrôler dans chaque cas particulier, ce réglage s'effectuant en faisant agir ce courant sur une fraction plus ou moins grande d'un enroulement à prises multiples d'un transformateur.
Selon une forme d'exécution de l'invention, cet enroule- ment à prises multiples est appliqué, comme enroulement primaire, directement sur ledit transformateur saturable et ses prises multiples correspondent aux diverses valeurs de la gamme de puissances contractuelles .Pour pouvoir être appliqué à des tensions différentes, par exemple 220 V et 380 V, respectivement, le dispositif peut comprendre le même appareil de mesure indica- teur, mais le transformateur doit être spécialement construit pour l'une ou l'autre de ces tensions.
Selon une autre forme d'exécution de l'invention ledit enroulement à prises multiples est appliqué comme enroulement secondaire sur un deuxième transformateurs à savoir un transfor- mateur d'intensité, dont le primaire est alimenté par le courant à mesurer, tandis qu'une extrémité dudit enroulement à prises multiples est raccordée à une extrémité de l'enroule- ment primaire du transformateur saturable, et que le point de prise dudit enroulement à prises multiples, qui correspond à chaque utilisation particulière, est raccordé à l'autre extrémité du primaire du transformateur saturable.
Cette dernière forme d'exécution peut être adaptée pour permettre son utilisation à des tensions de courant différentes.
A cet effet, l'invention prévoit une forme d'exécution dans laquelle l'enroulement primaire du transformateur saturable est
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pourvu d'au moins une prise intermédiaire et des moyens de commutation sont prévus pour raccorder une des liaisons de L'enroulement secondaire du transformateur d'intensité, soit à une extrémité, soit à un point intermédiaire du primaire du transformateur saturable, selon la tension plus ou moins grande du courant utilisé, la subdivision de l'enroulement primaire de ce dernier transformateur étant telle que, pour une même puissance nominale contractuelle, l'appareil indicateur travaillera pratiquement dans les mêmes conditions, quelle que soit la tension du courant utilisé, si la commutation au primaire du transformateur saturable est faite de façon correspondante à cette tension.
D'autres particularités et avantages du dispositif selon l'invention ressortiront de la description de quelques exemples d'exécution, qui sera donnée ci-après en regard des dessins schématiques annexés, dans lesquels :
La fig. 1 est une vue explasée, en perspective d'un dispositif selon l'invention, dans la position normale, c'est- à-dire lorsque la puissance électrique absorbée ne dépasse pas un maximum prédéterminé,
La fig. 2. montre une partie du dis@@sitif lorsqu'un dépassement de puissance a été indiqué,
La fig. 3 montre cette partie pendant qu'on la ramène à sa position normale après un tel dépassement,
La fig. 4 montre un détail du dispositif,
Les figs. 5 et 6 montrent deux variantes d'exécution du transformateur,
La fig.
7 montre une variante d'exécution d'une partie du dispositif,
La fig. 8 en montre une vue latérale partielle,
La fig. 9 montre, à plus grande échelle, une coupe partielle de la fig. 8, et
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La fig. 10 est une vue d'ensemble d'une autre variante d'exécution.
Le système de mesure comprend un bilame 1 qui est parcouru par un courant proportionnel au courant absorbé par l'utilisa- teur, une extrémité du bilame étant fixée au boîtier du dispo- sitif, tandis que son extrémité libre se déplace en fonction de la charge. Sur cette extrémité mobile du bilame repose un voyant indicateur 2 à l'aide d'un nez 3. Ce voyant affecte la forme d'un étrier et est monté à pivotement sur une axe 4 dont @e support 5 est fixé au bottier. Tant que la charge ne dépasse pas la valeur convenue, le nez 3 repose sur l'extrémité du bilame t le voyant 2 n'apparaît pas dans une fenêtre 6 prévue dans le bottier et se trouve dans la position montrée en traits interrompus dans la fig. 4, le mécanisme occupant la position montrée en fig. 1.
Si la charge dépasse pendant un certain temps ladite valeur convenue, le bilame 1 s'incurve suffisamment pour dégager le nez 3 d'accrochage du voyant 2 et celui-ci tombe de façon à apparaître dans la fenêtre 6 (position montrée en traits pleins dans la fig. 4), le voyant étant retenu par une butée appropriée, tel qu'un bec 7 du voyant qui rencontre le support 5. Le système se trouve alors dans la position de la fig. 2 et reste dans celle-ci tant que le préposé du distri- buteur ne l'aura pas ramené dans la position initiale. Cela se fait au moyen d'un bouton-poussoir 8 qui traverse le bottier et est muni d'un scellé 9 qui doit être enlevé pour pouvoir actionner le bouton 8, de façon à éviter la fraude.
Pour ramenez le mécanisme dans la position initiale, on déplace le bouton 8 dans le sens de la flèche B (fig. 3) de façon à agir sur un nez 10 solidaire du voyant 2 et relever celui-ci. Pour assurer l'accrochage du voyant à l'extrémité du bilame 1, cette extrémité forme latéralement une rampe sur laquelle glisse le nez 3, de façon que le voyant 2 se déplace latéralement suivant la flèche A
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on comprimant un ressort 11 entourant l'axe 4 entre le support
5 et un bras du voyant 2, ce ressort faisant finalement glisser le nez 3 sur l'extrémité du bilame 1 en sens opposé de la flèche
Grâce au mouvement latéral dans le sens de la flèche A, le voyant 2 ne subit pas de sollicitation exagérée pendant qu'il est remonté par le bouton-poussoir 8,
même si le bilame est froid.
Afin de rendre le système de mesure indépendant des variations de la température ambiante, le support 5 de l'axe 4 du voyant 2 est constitué par un bilame de compensation, dont les caractéristiques sont telles que pour une charge donnée l'accrochago du nez 3 au bilame 1 soit indépendant des variations. de la température ambiante.
Pour obtenir une fabrication précise et économique, ' l'appareil indicateur est établi pour une valeur nominale ,standard de l'intensité du courant à respecter, par exemple
5 ampères. Cela signifie que le voyant 2 n'apparaît pas dans la fenêtre 6 lorsqu?un courant de 5 A. parcourt indéfiniment le bilame 1, mais que pour un courant de 5,5 A., par exemple, le voyant apparaît après une ou quelques minutes.
Dans le cas d'un circuit monophasé, un seul système de mesure suffit. Dans le cas d'un circuit triphasé, on peut utiliser un, deux ou trois systèmes suivant le déséquilibre possible de la charge*
Afin de résoudre le double problème consistant à, d'une part, protéger le bilame de mesure 1 contre les surcharges et, d'autre part, obtenir une large gamme d'utilisation de l'appareil, @ l'indicateur décrit ci-dessus est associé à un transformateur .? de courant saturable, dont l'enroulement secondaire alimente ledit bilame et dont l'enroulement primaire est parcouru par un courant égal ou proportionnel au courant absorbé par
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Utilisateur et qui est réglable selon la puissance nominale contractuelle à contrôler.
Dans la forme d'exécution montrée en fig. l, ce transfor- mateur saturable comprend un noyau 12 dont l'enroulement secondaire 13 est raccordé au bilame 1 par les bornes 14, 15,. et est établi de sorte qu'un courant déterminé, de par exemple 5A, parcourt le bilame 1 à la valeur nominale du courant. Le noyau 12 est tel que l'intensité du courant secondaire ne dépasse pas, par exemple, deux fois la valeur nominale, quel que soit le courant primaire, de sorte que le bilame 1 ne peut pas être surchauffé.
Le primaire 16 est un enroulement à prises intermédiaires multiples 17, 18, 19,20 et 21 pouvant coopérer à tour de rôle avec une amenée de courant commune 0, de façon à obtenir une large gamme d'utilisation de l'appareil. On peut, par exemple, réaliser un transformateur dont le primaire est établi pour les courants nominaux correspondent à 2, 3, 4, 5 et 6 KW en 380 V. triphasé, et un autre pour 2, 3, 4, 5 et 6 KW en 220 V triphasé, de sorte qu'à l'aide d'un seul type d'indicateur et de deux types de transformateurs, la majorité des besoins soit satisfaite.
Pour réaliser la commutation on peut munir le transfor- mateur d'une série de bornes marquées 2, 3, 4, 5 et 6, de façon correspondante à la puissance (Figure 1), et raccorder un des conducteurs d'amenée de courant à celle de ces bornes qui correspond au tarif visé dans chaque cas particulier.
Une autre possibilité consiste à prévoir deux bornes fixes 22, 23 raccordées aux amenées de courant et dont l'une est reliée à une extrémité de l'enroulement primaire, tandis que l'autre est reliée à une barrette amovible 24 qui peut être déplacée pour la raccorder à l'une ou l'autre des diverses prises du primaire (Fig. 5).
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Selon une autre variante, la barrette 24 peut être rendue solidaire d'un barillet 25 portant une série de nombres correspondant aux puissances possibles et disposés de telle façon que, pour chaque position donnée à la barrette de connexion,. le chiffre indiquant la puissance correspondante (par exemple le chiffre 2 dans le cas de la fig. 6) apparaisse dans une fenêtre 26 du bottier 27. Ce système donne une indication digitale immédiate et très facile à lire.
Les variantes d'exécution suivant les figures 5 et 6 présentent l'inconvénient d'exiger le mouvement de deux vis lors d'un changement de tarif.
Les figures 7 à 9 montrent une variante qui n'exige plus que le mouvement d'une seule vis. Dans ce cas, la borne de sortie 22 est reliée à une contreplaque 28 percée d'une série de trous taraudes 29(2, 3, 4, 5, 6)' chacune des sorties de l'enroulement primaire est reliée à une lame conductrice 30(2, 3, 4, 5, 6) percée d'un trou et disposée de telle sorte que le trou de chaque lame vienne en regard d'un des trous taraudés 29(2, 3, 4, 5, 6); une plaque isolante 31 percée de trous est placée entre la contreplaque 28 et les lames 30.
Un tarif déterminé est obtenu en plaçant une vis 32 dans le trou 28 approprié, à travers le trou de la lame 30 correspondante.
Une indication digitale est obtenue en rendent la vis 32 solidaire d'un barillet 25 analogue à celui de la figure 6.
La figure 10 montre une forme d'exécution particulièrement avantageuse dans-laquelle il est fait usage de deux transforma- teurs.
Dans cette figure, 1 désigne le bilame de l'appareil indicateur, non montré. Ce bilame est parcouru par le courant amené par les bornes 14,15 et fourni par le secondaire 13 àu transformateur de courant saturable, dont le noyau 33 et le
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secondaire 13 sont établis de façon que le fonctionnement soit linéaire dans la plage de mesure, mais que toute surcharge excessive de l'élément bimétallique soit évitée, la saturation étant par exemple atteinte pour une surcharge d'environ 50%.
Le primaire 34 est raccordé au secondaire 35 d'un transformateur d'intensité 36 de type usuel, dont le primaire 37 est alimenté par la source de courant mesuré, qui est reliée aux bornes 38, 39, ce primaire étant établi pour la puissance contractuelle maximum prévue. Le secondaire 35 est pourvu de prises multiples 40, 41, 42, 43, 44 pour des courants nominaux correspondant à par exemple 10, 11, 12, 13 et 14 KW, les prises étant marquées par ces ch@ res. Ces prises délimitent les parties de l'enrou- lement secondaire 35 qui sont actives dans les diverses possibi- lités d'utilisation et, dans chaque cas, les extrémités de la partie active sont raccordées à l'enroulement primaire 34 du transformateur saturable.
La commutation en puissance se fait à l'aide d'une barrette mobile 45 qui pivote autour d'une extrémité fixe, raccordée au primaire 34 du transformateur saturable, tandis que son autre extrémité est réunie à l'une ou l'autre des prises. Il va de soi que les variantes d'exécu- tion de cette commutation, telles que décrites en regard des figures 6 et 7, peuvent également être appliquées ici.
La commutation sur le secondaire 35 a l'avantage de se faire à intensité très réduite, même pour des valeurs nominales très élevées du courant mesuré. Cela permet d'utiliser le dispositif pour des puissances plus élevées que ce n'était possible dans les formes d'exécution décrites plus haut, où la commutation se faisait sur le.primaire. De plus, un échelonne- ment très serré de la gamme de valeurs de réglage est possible, c'est-à-dire avec une différence très faible des diverses valeurs de puissance pour lesquelles le réglage est prévu.
L'enroulement primaire 37 du transformateur 36 est
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établi pour la puissance contractuelle maximum prévue, l'entiè- reté de l'enroulement secondaire 35 étant alors connectée au pri@@ire 34 du transformateur saturable, en raccordant la barrotto 45 à la prise 44 qui correspond, dans l'exemple illus- tré, à une puissance de 14 KW. Pour des puissances nominales inférieures, la barrette 45 sera raccordée à l'une ou l'autre des prises 40 à 43.
Pour permettre d'utiliser le dispositif pour plus d'une valoir de la tension du courent à mesurer, le primaire 34 du transformateur saturable est subdivisé en tronçons correspon- dants, par xemple en deux tronçons dans l'exemple illusbré,. notamment pour des tensions de 220 et 380 V, respectivement.
Les bornes terminales 46, 48 raccorderont le primaire 34 au secondaire 35 pour la tension de 380 V, tandis que les bornes 46, 47 seront utilisées pour 220 V, le passage de la borne 48 à la borne intermédiaire 47 se faisant au moyen du commutateur
49. La subdivision du primaire 34 se fait de telle sorte que les valeurs de l'intensité nominale soient dans le rapport 1 1 entre les bornes 46, 47 et 46, 48, respectivement, #3 par exemple 5A entre les bornes 46 et 47, tandis qu'elle sera d'environ 2,8 A entre les bornes 46 et 48. Pour une même puissance nominale contractuelle, il suffira donc d'effectuer la commutation de la borne 47 à la borne 48 lorsqu'on passe de 220 à 380 V, ou inversement.
La protection du dispositif de assure contre les surcharges reste pleinement assurée dans tous les cas.