Compteur électrique. L'invention est relative aux compteurs électriques à courant continu et à courant alternatif de tous genres connus sons le nom de ,,compteurs à moteur". Tous ces comp teurs à moteur possèdent un élément rota tif qui tourne sous l'action de moyens élec triques lorsque le circuit auquel le compteur est relié est chargé.
Dans tous les compteurs à moteur, l'élé ment rotatif doit tourner malgré les froLte- ments dans les paliers, :dans les engrenages et, .dans le cas de compteurs à collecteurs, malgré le frottement des balais; la plupart des compteurs à moteur modernes sont très précis lorsque la charge est considérable, mais la force motrice est naturellement peti e pour -le très faibles charges et, au fur et à mesure .que la charge décroît, cette force présente par rapport aux résistances .de frot tement, un rapport continuellement décrois sant.
En outre, dans le cas de compteurs à collecteur à courant continu, les balais sont reliés aux bornes d'un shunt convenable en série avec le circuit absorbant la charge à mesurer; la chute de voltage dans ce shunt, et par suite la chute de voltage à travers le collecteur, décroît avec la charge, @de telle sorte que, si une portion quelconque de la ré sistance de contact entre le collecteur et les balais n'obéit pas à la loi d'Ohm, comme cela peut arriver avec des résistances de con tact, la proportion stricte entre la charge et la force motrice est modifiée. Dans tous les compteurs à moteur existants, il y a une limite inférieure de la charge en dessous de laquelle le compteur ne tourne pas.
L'objet de l'invention est un compteur électrique à .moteur qui peut enregistrer une consommation de courant plus petite qu'il n'a été jusqu'ici possible de le faire; qui en registre, par exemple, le courant absorbé par une seule lampe au néon. Le compteur élec trique à moteur objet de l'invention com porte des moyens pour forcer l'élément rotatif à tourner même si aucun courant n'est prïs par l'appareil .de consommation.
De cette ma nière, on obtient que même les plus petits courants consommés augmenteront la vitesse de rotation de l'élément mobile et- pourront ainsi être enregistrés, comme il se doit, par le fonctionnement du mécanisme compteur. La vitesse à laquelle le compteur tourne sous une charge nulle peut être rendue réglable. Grâce à l'invention, les effets des frottements stati ques peuvent être entièrement supprimés lors que le comptEllr tourne normalement à vitesse lente, et le couple dû à l'action électroma gnétique de tout courant consommé si faible soit-il, vient s'ajouter au couple produisant déjà la rotation du compteur.
Dans le cas d'un compteur à collecteur à courant continu, la rotation continue nor male peut être assuré en construisant l'in duit avec deux enroulements séparés reliés aux. segments de collecteurs séparés. L'en.rou- lement de charge est connecté comme d'ha bitude aux bornes d'une résistance placée dans le circuit de charge, mais l'autre enrou lement, qui reçoit du courant que le circuit soit clia.rbé ou non, peut être connecté, par exemple, aux bornes d'un shunt établi de fa çon à placer de manière permanente un vol tage relativement élevé entre les balais de cet enroulement.
Ce shunt peut être monté, par exemple, en série avec les enroulements de champ du compteur entre les bornes du ré seau d'alimentation. Pour permettre de régler la, vitesse du compteur larsqu'aucun courant n'est consommé, une résistance réglable peut être reliée en série avec l'-enroulement d'arma ture qui produit la rotation constant?, ou bien le shunt peut être lui-même réglable; le réglage peut se faire au moyen d'un rhéos tat ou de tout dispositif analogue.
Dans le cas de compteurs pour courant alternatif seulement, la continuelle inversion de flux par une bobine de shunt à courant alternatif donne une méthode facile pour obtenir la rotative continue. Dans le cas d'un compteur d'induction à courant alternatif.
par exemple, le disque constitue un système de conduetion dans lequel des courants de Foncault sont induits; en ménageant un au tre système de c.on-duction asymétrique par rapport à la phase .du circuit magnétique du shunt, un déplacement est produit de la ma nière bien connue et provoque la rotation du disque même si aucun courant ne passe dans la, bobine-série. Il y a du reste d'autres mé thodes pour obtenir une rotation continue normale d'un compteur à courant alternatif.
Par exemple, le circuit magnétique peut être disposé asymétriquemant. On a déjà profité de ce principe pour compenser, à quelques degré, les frottements, mais non nu point d'assurer une rotation continue du disque lorsqu'il n'y a pas de charge, la compensation était par conséquent nécessairement insuffisante pour équilibrer complètement les frottement, et même si elle avait jamais été suffisante pour ce but, des arrangements spéciaux, tels, par exemple, que ces trous dans le disque ou des pièces de fer, ont été utilisés pour empêcher le disque de tourner au delà de certains points lorsqu'il n'y avait pas de charge.
Dans de tels dispositifs quelque marge de vait bien entendu être permise pour assurer qu'il n'y eût pas (le rotation lorsqu'il n'y avait pas de charge, de façon que nécessairement il y avait une limite inférieure au-dessous de laquelle la charge n'était pas suffisante pour provoquer la .rotation continue du disque et pour actionner le mécanisme d'enrebistre- ment. En outre, sous l'influence de charges juste au-dessus de la limite minima, le dis que, lorsqu'il arrivait juste à passer les points particuliers sus-m@entionnés, avançait plus rapidement aux autre: points, et la consom mation enregistrée était par conséquent trop élevée.
L'invention part de cette caractA,risti- que déjà mentionnée que le couple moteur produisant la rotation continue n'est pas seulement juste suffisant pou?! équilibrer les frottements, mais est calculé largement en comparaison de cc@a frottements, et, .d'autre part, le trouble apporté dans l'exactitude aux faibles charges par les arrangements préala blement proposés pour arrêter le disque en certains points, est. évité.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, des formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une élévation latérale d'un ampère-heure-mètre à collecteur la boîte étant sectionnée; La fig. 2 est une vue de face correspon- dante; La fin-: 3 est un schéma montrant les con nexions du compteur au circuit de charge; Les fig. 4 à 6 sont respectivement une élévation de face, une élévation par l'arrière et une vue latérale avec la boite sectionnée, et montrant une forme de compteur à courant alternatif.
Dans les fig. 1 à 3, le disque induit 1 porte deux enroulements séparés: l'enroule ment -de charge 2, et l'enroulement 3 qui pro voque une rotation continue. L'enroulement de charges 2 est relié à un collecteur 4 et l'au tre enroulement 3 à un collecteur 5. L'en roulement 2 est relié comme d'habitude dans les compteurs à courant continu du type ampères-heure-mètre à collecteur, c'est-à-dire que son collecteur 4 est pourvu<B>de</B> deux balais 6 et 7 connectés aux bornes d'un shunt 8 in séré clans le circuit principal -de la charge 9.
La chute de potentiel relativement petite à travers le shunt 8 fournit, par le moyen de l'enroulement 2, le couple moteur propor tionnel à la charge. D'autre part, l'enroule ment 3 pour la rotation continue est relié au moyen de balais 10, 11 travaillant sur le collecteur 5, aux bornes d'une résistance 1.2 de plus grande résistance que 8.
On voit clai rement à la fia. 3 que la résistance 12 est re liée, d'unepart,au fil positif du réseau et,:dau- tre part, au fil négatif, en série avec quatre enroulements de champ 13, 14, 15, 16, de telle sorte que, qu'il y ait charge ou non, il existe une chute .définie de potentiel dans la, résistance 12 et le systèmCi inducteur du compteur est excité.
On notera que cette dis position permet le remplacement des aimants permanents usuels par des électro-aimants et permet de soumettrci de manière perma nente les balais 10 -t 11 à la différence de potentiel due à la résistance 12; cette diffé rence de potentiel est grande 'par rapport à celle se produisant clans le shunt 8 pour les chargea normales; par exemple avec une ali mentation à 110 volts, 10 volts pourront être pris par la résistance 12.
Dans les cas, où il n'est ni désirable ni pratique d'enrouler les bobines d'induit avec une résistance élevée, une résistance peut être placés en série avec les balais 10, 11, de telle sorte, que cette ré sistance et les balais soient ensemble en pa rallèle avec la résistance 12.
Dans<B>là</B> construction représentée fig. 1 et 2, 'la résistance 12 est vue reliée aux balais 10 et 11, étant portée sur deux bobines rai nurées 17 et 18 en matière isolante, tandis que la portion entre les bobines 17 et 18 est en forme d'une double .arche 19 sur laquelle chevaucha un étrier 20 qui peut être déplacé et fixé à 19 pour avoir un réglage précis de la valeur de la résistance 12.
Les enroule ments de champ 13, 14, 15, 16 sont disposés par paires sur les faces opposées du disque 1, les aimants 13 et 14 servant à produire le flux à travers un entrefer et les aimants 15 et 16 travers l'autre entrefer.
Le fonctionnement est le suivant: Aussi longtemps que le voltage de l'alimentation reste constant, la chute de potentiel dans la résistance 12 et, par conséquent, le courant dans l'enroulement 3 restent constants, la. charge n'intervenant en rien. Cet enroulement 3 produira par conséquent un couple constant et suffisant pour surpasser les frottements des paliers et des balais et, par suite, pour maintenir l'élément rotatif 1 en mouvement.
Si un courant vient à être consommé dans le circuit de charge 9, même un très petit cou rant pris par une seule lampe, un courant proportionnel passera dans l'enroulement d'armature 2 dont les balais seront conser- v6s parfaitement nets par un contact de frot tement continu, et l'armature tournera à une vitesse accrue :de manière proportionnelle en entraînant le mécanisme d'enregistrement plus . rapidement.
Un tel compteur peut être utilisé en pra tique de différentes manières. Le mieux est peut être de faire la somme, chaque fois que le compteur est lu .du nombre d'unités que le compteur aurait enregistrées depuis la lecture précédente par suite de l'enroulement 3, si aucun courant de charge n'avait -été consom mé. Le consommateur est alors débité seule ment de l'excédent lu après déduction de cette somme.
Une autre méthode est de régler le courant pris par l'enroulement 3, par exem ple, au moyen de la résistance 12 ou d'un rhéostat en série avec les balais 10 et 11, de façon que le coût de l'énergie enregistrée par suite de cet enroulement seul, soit égal à la location du compteur. Dans ce cas, les lec tures totales faites périodiquement compren nent à la fois le courant consommé et la lo cation du compteur.
Une autre méthode pos sible est encore de débiter le consommateur à un taux moindre par unité, mais sur le to tal enregistré par le compteur de manière à faire le décompte sur le total enregistré et non pas seulement sur la consommation réelle; cette dernière méthode induit évidemment le consommateur à consommer plus de courant puisque, plus il en use, moins :cher est le taux auquel il l'obtient.
Il est évident que, au lieu d',électro-ai- mants pour créer le champ inducteur du compteur, on pourrait utiliser des aimants permanents; mais des électro-aimants peu vent être construits à un prix comparable, et comme de toute façon il faut prévoir une résistance dans le circuit d'a.ctionnement, le courant d'actionnement qui passe tant que le compteur marche, peut avantageusement être utilisé pour exciter les aimants de champ. De plus, avec des électro-aimants, le champ peut être facilement créé :quelles qu'en soient les conditions les plus convenables comme forme et comme force.
Les fig. 4 à 6 représentent un compteur à courant alternatif du type à induction. Ce compteur comporte une plaque médiane 21 en avant de laquelle est monté l'arbre 22 du disque 1. En arrière de la plaque 21 sont montés le noyau 23 de l'enroulement de shunt 24 et les noyaux 25 et 26 avec leurs enroule ments-série 27. On voit nettement dans la fig. 5 que les noyaux 25 et 26 des enroule ments-série sont montés asymétriquement par rapport à l'enroulement de shunt 23 et à sa bobine 24. Dans la fig. 5, la, bobine 24 est disposée au centre, tandis que les bobines 27 sont déplacées vers la droite.
Le résultat est que,, si aucune charge n'est prise et qu'il n'y ait par conséquent aucun courant dans les enroulements-série 27. les aimants 25, 26 déterminent un état disymétrique dan; le champ magnétique provoquant la réaction, par rapport au flux dû à la bobine de shunt 24, et le disque 1 tourne sous l'influence de la seule bobine de shunt 2.1. Une vis de ré glage 28 est prévue au moyen de laquelle les noyaux 25, 26, et les bobines-série _977 pe:
i- vent être déplacés vers la droite ou vers la gauche dans les fig. 4 et 5 par rapport aux autres parties du compteur, de manière à permettre de régler la vitesse à laquelle tourne le compteur lorsqu'il n'est pas chargé.
Les fig. 4 et 5 montrent un exemple d'un procédé pour obtenir une rotation continue, mais le même résultat peut être obtenu par l'utilisation d'une asymétrie dans d'autres conditions dans les systèmes électriques et magnétiques de l'appareil. Par exemple, on pourrait employer un anneau court-circuité embrassant une partie du flux, par exemple autour d'une partie du pôle du shunt ou d'un fer additionnel sur une partie ou près d'une partie :des circuits magnétiques.
Une autre disposition peut comprendre une bobine de shunt entièrement séparée et un circuit ma gnétique lorsqu'on .désire que la partie du compteur qui répond à la charge réelle ne soit pas rendue plus compliquée par le dis positif nécessaire pour donner la rotation lorsqu'il n'y a pas de charge. La bobine ad ditionnelle peut être en série ou en parallèle avec la bobine de shunt principale.
On comprend que, puisque la rotation continue est assurée, le compteur peut être construit de manière plus robuste puisque le couple provoquant la, rotation constante uni forme peut dépasser les pertes par frotte ments et autres dues à la rotation d'un mé canisme relativement important et la cons truction du compteur lui-même est ainsi rendue plus simple et moins coûteuse.
Il est évident que les formes d'exécution décrites ci-dessus, à titre d'exemples, peuvent être considérablement modifiées sans sortir du cadre de l'invention. On comprendra également que l'invention est applicable à tous les compteurs électriques à moteur tels que " compteurs à mercure, compteurs Elihu Thomson, etc.