Procédé et appareil pour la mesure directe des coefficients de self-induction et de toutes grandeurs s'en déduisant, ainsi que des capacités. La présente invention a pour objet un procédé pour la mesure directe des coeffi cients de self-induction et de toutes gran deurs s'en déduisant, ainsi que des capacités, consistant, d'une part, à redresser à l'aide d'un commutateur synchrone de la source d'alimentation la différence de potentiel alter native créée par le passage du courant aux bornes d'un élément du circuit comprenant la grandeur à évaluer et, d'autre part, à mesurer la valeur moyenne de cette différence de potentiel redressée à l'aide d'un appareil de mesure à courant continu, lequel donne ainsi une indication proportionnelle à la gran deur à mesurer;
un étalonnage préalable ayant fixé le coefficient de proportionnalité à adopter.
L'invention vise également un appareil pour .la réalisation de ce procédé, ëaractérisé par le fait qu'il comporte une magnéto à courant alternatif de fréquence élevée, un commutateur redresseur synchrone de ladite magnéto et un appareil de mesure à courant continu, le tout disposé de telle sorte que l'appareil de mesure, après étalonnage préa lable, donne directement en unités voulues la valeur de la grandeur à mesurer.
On voit ainsi que la mesure des coeffi cients de self-induction, d'induction mutuelle, etc., qui se ramenait jusqu'à présent soit à des mesures dé flux, ce qui nécessitait une installation de laboratoire assez complexe soit à des phénomènes de résonance, c'est-à- dire à des méthodes indirectes assez longues - devient ainsi extrêmement simple, le mode opératoire de l'appareil qui sera décrit ci- après étant analogue à celui des ohmètres universellement répandus.
Le procédé et l'appareil en question seront mieux compris en se référant à ce qui va suivre et au dessin ci-annexé lequel repré sente schématiquement et, à 'titre d'exemple, différentes formes de réalisation de l'objet de l'invention.
La fig. 1 donne schématiquement une forme; de réalisation de l'appareil pour la mesure des coefficients de self-induction; La fig. 2 donne schématiquement une forme de réalisation de l'appareil pour la mesure des capacités; La fig. 3 est une autre forme de réali sation de l'appareil pour la mesure des ca pacités; Les fig. 4 et 5 sont des diagrammes ex plicatifs du fonctionnement.
L'appareil de la fig. 1 comporte en corn- binaison une magnéto 1 à courant alternatif mue à la main et donnant une fréquence aussi élevée que possible, un redresseur 2 synchrone de la magnéto 1 et convenable ment calé sur l'axe de ladite magnéto, et enfin un appareil de mesure à courant con tinu 3 représenté schématiquement par un cadre voltmétrique.
Le redresseur 2 est constitué par un cy lindre ou collecteur cri deux parties conduc trices ou lames 4 et 5 séparées par une pièce isolante 6. Sur chacune de ces parties frot tent deux balais, les balais 7 et 8 amenant la différence de potentiel à redresser et les balais 9 et 10 recueillant la différence de potentiel redressée.
Les connexions entre les divers organes sont les suivantes: Le courant alternatif fourni par la magnéto 1 est recueilli par les bagues 11, 11 calées sur l'axe de ladite magnéto et parcourt un circuit comportant tout d'abord une self fixe 12, puis cri série la self à mesurer 13 ou une self étalonnée 14 suivant que le bouton pous soir 15 est levé ou abaissé.
La différence de potentiel alternative ainsi créée aux bornes de la self à mesurer 13 ou aux bornes de la self étalonnée 14 est amenée aux deux bagues 4 et 5 du collecteur redres seur, une self fixe 16 étant intercalée dans le circuit avant l'arrivée aux bagues.
La tension redressée recueillie par les balais 9 et<B>10</B> est amenée au cadre volt- métrique 3 avec en série une résistance 17.
Dans ces conditions, en donnant aux selfs fixes 12 et tri et à la résistance 17 des valeurs convenables et en adoptant un calage approprié du collecteur redresseur ,\3, on arrive à obtenir des indications variant peu avec la vitesse de la magnéto 1, indépendantes dans certaines limites de la résistance ohmique de la self à mesurer 13, mais proportionnelles à la valeur de cette self.
Un tarage préalable effectué en substi tuant la self étalonnée 14 à la self à me surer 13 permet de déterminer 1a vitesse exacte à communiquer à la magnéto. Le coefficient de proportiorrrralité se trouve par suite déterminé et le cadran de l'appareil à courant continu 3 peut alors être gradué en henrys.
En effet soit iv la vitesse de la magnéto, L la valeur de l'inductance 12, À la valeur de l'inductance à mesurer 13, ao la valeur de l'inductance de comparai son 14, L la valeur de l'inductance 16, 2 la valeur du courant dans le circuit de la magnéto.
Il y a lieu de remarquer tout d'abord que L est choisie très grande vis-à-vis de la self à mesurer .?, et que la dérivation du courant dans le circuit voltrnétrique est in signifiante à côté du courant total.
Soit r la résistance de la self-induction J,. Par construction. la résistance de la bobine de self-induction L est négligeable vis-à-vis de L ru.
La tension<B>ai</B> aux bornes de la self- induction ), est déphasée d'un angle c,-) sur la tension ïU aux bornes de la magnéto comme le montre le diagramme ci-joint fig. 4.
Si la résistance r était nulle, (p serait nul. Calons le collecteur redresseur de telle sorte que, dans ce cas, la tension m soit entière ment redressée. La lecture du voltmètre in dique alors tai moyen.
Supposons que l'indroduction de la résis tance r déphase ui d'un angle S , cette ten sion est alors imparfaitement redressée. Le voltmètre qui indique une tension moyenne, donner;, une déviation fonction de ce dé phasage ç9. Calculons la valeur moyenne de la tension ui redressée représentée dans ce cas par le diagramme annexé (fig. 5).
La surface totale entre o et r.- peut s'écrire <I>S =</I> u _ C f ô sin <I>tut</I> dt- (2-'ô sin tut dt) @1 En intégrant entre les limites, on obtient
EMI0003.0013
<U>ces</U>
<tb> <I>S <SEP> = <SEP> - <SEP> 2</I> <SEP> le <SEP> <I>m"X</I>
<tb> <B>IV</B> La valeur moyenne est
EMI0003.0014
<U>2 <SEP> tc <SEP> n"x</U>
<tb> U <SEP> <B>(redressa <SEP> moyen)
</B> <SEP> - <SEP> <B>e</B> 241 (moyen) ces Le voltmètre indique donc une valeur proportionnelle à <I>D -</I> i @/-r@ --(- i-' ta ces cp.
Etant donné les valeurs relatives possibles de<I>L,</I> 2 et r, on peut, en première approxi mation, confondre ces @o et ces a, car L > 10 .1 et écrire
EMI0003.0027
D'autre part, on a très sensiblement par suite de la grande valeur de L
EMI0003.0029
L'expression D devient donc
EMI0003.0030
expression oii la résistance r n'intervient plus.
Toutefois, cette valeur de D serait encore très dépendante de la fréquence, car la ten sion U. de l'induit est proportionnelle à la vitesse U=K <I>tu,</I> et c'est alors qu'intervient la self-induction Li qui est intercalée avant le redresseur, sur le circuit voltmétrique.
Le voltmètre indique alors - une valeur proportionnelle à
EMI0003.0036
indépendante de la fréquence. Comme les bobines de self-induction L et Li sont fixes et font partie de l'appareil, on constate que la déviation ne dépend plus que de la self- induction .?. Cette déviation est d'ailleurs à peu près proportionnelle à ),, car on a admis, a priori, que l'on avait L très grand vis-à-vis de À.
En réalité par suite de la réaction d'in duit de la magnéto, variable avec la vitesse, l'indication varie un peu avec la fréquence. C'est pourquoi, on a prévu un repérage de vitesse: en appuyant sur le poussoir 15, on met en circuit la self-inductance connue do qui permet un tarage instantané.
Ce même appareil, par une simple modi fication de schéma, peut être transformé en capacimètre en substituant, aux selfs des ca pacités, comme représenté en fig. 2.
Dans ce cas, le circuit extérieur de la magnéto 1 comporte une capacité fixe 18 de valeur connue et en série la capacité à me surer 19. La capacité fixe 18 étant de grande valeur par rapport à la capacité à mesurer, le courant dans le circuit extérieur peut être considéré pratiquement comme déterminé seulement par la valeur de la capacité .à mesurer.
Dans ces conditions, ce courant a pour valeur I=Urtu. U étant la tension aux bornes de la magnéto et r la valeur de la capacité 19 à mesurer. La capacité 18 sert de shunt au dispositif voltmétrique, lequel comprend le commutateur redresseur 2 et le cadre voltmétrique 3.
Si l'on désigne par S la valeur de la capacité 18 et par L la self-induction du cadre volt métrique, il passe dans la dérivation du cadre une fraction i du courant I
EMI0003.0049
Si l'on a un appareil à cadre suffisam ment sensible, on peut faire en sorte que <I>S L</I> iv' soit toujours très supérieur à 1, de telle sorte qu'on peut écrire approximativement
EMI0003.0051
et comme <I>I=</I> Ur lu =Kto r on a
EMI0003.0055
..1 désignant une nouvelle constante. La lecture dépend donc uniquement de la capacité r.
Ceci n'est certes qu'une approxi mation, mais il devient très facile de faire des lectures pour une vitesse moyenne de la magnéto, vitesse que l'on détermine aisément par un tarage.
L'appareil décrit ci-dessus pour la mesure des capacités présente l'avantage d'éliminer l'influence de la résistance de fuite 20 de la capacité à mesurer. En effet, la composante du courant provenant de la résistance de fuite est décalée de 90 en arrière de la composante du courant provenant de la capa cité; par suite, par un calage convenable du redresseur, on arrive à redresser seulement la composante du courant due à la capacité.
La fig. 3 représente un autre schéma des connexions du capacimètre permettant de mesurer des capacités de l'ordre du micro- farad.
Dans ce schéma, le circuit extérieur de la. magnéto comporte en série une résistance 21 et la capacité à mesurer 19. La tension aux bornes de cette dernière est amenée au redresseur par l'intermédiaire d''une résistance en série 22. Dans ces conditions, la résistance 21 étant choisie d'une valeur telle que la réactance de capacité soit négligeable et, d'autre part, le redresseur étant convenable ment calé, on obtient des indications indépen dantes de la fréquence.
En effet soit r la valeur de la capacité à mesurer 19 et R la résistance 21 en série, cette dernière étant choisie suffisamment grande pour que l'expression soit très petite à côté de R. Le courant
EMI0004.0013
débité par la magnéto est alors très sensiblement
EMI0004.0014
U étant la tension aux bornes de la magnéto. La différence de potentiel aux bornes de la capacité r est:
EMI0004.0017
t1 désignant une constante; u est donc uni quement fonction de r.
La mesure de zs s'effectue en utilisant un dispositif volt- métrique composé de la résistance<B>17,</B> du redresseur ? et de l'appareil à cadre mobile 3 gradué en microfarads.
Eu réalité, la vitesse de la magnéto influe encore légèrement sur la déviation du cadre mobile; aussi est-il prévu dans l'appareil un tarage préalable qui détermine la vitesse optimum à donner à la magnéto.
Le procédé et l'appareil décrits ci-dessus ne sont pas strictement limités dans leurs applications à la mesure des coefficients de self-induction et des capacités.
Ils peuvent ètre employés également à la mesure de toutes quantités se déduisant des valeurs de coefficients de self-induction telles que induction mutuelle, flux, perméabilité; coefficients de fuites, etc.