Proeédé et dispositif pour régler la, eonrbe d'enregistrement d'Un eompteur éleetrique. La présente invention concerne un pro cédé pour régler la courbe d'enregistrement d'un compteur électrique et un dispositif pour 1a_ mise en oeuvre de ce procédé dans un compteur électrique.
L'invention est plus particulièrement applicable aux compteurs électriques intégrateurs et instruments ana logues et s'adapte par exemple aux comp teurs comportant un induit en forme d'un disque métallique mince de matière conduc trice appropriée, telle que de l'aluminium, disposé pour tourner dans un entrefer entre les pôles clé deux électro-aimants excités respectivement par des bobines de tension et en série, la rotation dudit disque étant pro voqué par l'influence de deux circuits magné tiques, dont une partie de chacun passe par le disque. D'habitude les circuits magnétiques sont disposés de façon que certaines parties sont communes aux deux circuits.
Dans ces compteurs, dont les caractéristiques de cons truction et de fonctionnement seront expli quées plus loin, le couple de commande, d'accord avec la théorie usuelle, sera propor tionnel au produit des deux champs magnétiques traversant le disque et du sinus de l'angle de décalage de phase existant entre eux. Si l'angle et le flux de la bobine de tension restent constants, la force motrice augmen tera directement avec le courant dans la bobine en série, et cela est ordinairement le cas dans l'étendue de travail des wattheure- mètres ordinaires. Il serait encore plus dési rable que la vitesse de rotation du disque varie directement avec la force motrice, mais cette condition est rarement réalisée pour des raisons qui seront expliquées plus loin.
Le but principal de l'invention est de prévoir la possibilité d'un réglage, à volonté, de la forme de la courbe d'enregistrement, telle que de la courbe d'enregistrement de la charge, d'un compteur électrique. Pour obte nir ce résultat, on fait intervenir, suivant l'invention, dans un compteur à plusieurs cir cuits magnétiques, une ou plusieurs dérivations magnétiques associées à des entrefers dans un ou plusieurs des circuits magnétiques du compteur.
Une forme d'exécution de l'objet de l'in vention en application à un wattheure-mètre du type à induction bien connu, est repré- sentée, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 est une vue perspective schéma- tique montrant les parties principales d'un compteur de ce genre; La fig. 2 en est une élévation de front schématique montrant deux noyaux d'électro aimant lamellés en forme de C utilisés dans ce compteur, une bobine de tension et deux bobines en série, ainsi que leurs connexions électriques;
Les fig. 3, 4 et 5 montrent plusieurs variantes de détails, et La fig. 6 est un diagramme de plusieurs courbes d'enregistrement de la charge.
Dans les fig. 1 et 2 représentant la cons truction générale d'au wattheure-mètre d'un type bien connu, celui-ci comporte deux élec tro-aimants à noyaux lamellés 7, 8 en forme de C, les lamelles du noyau 8, s'étendant transversalement à celles du noyau 7 et étant assujetties au pôle inférieur 9 de celui-ci de façon qu'un entrefer 10 est prévu entre les pôles 11, 12 du noyau 8 et le pôle supérieur 13 du noyau 7. Comme représenté à la fig. 2, les pôles 11, 12 sont munis de prolongements 14, 15 s'étendant vers l'intérieur et qui sont séparés par un entrefer 16, le pôle 13 étant placé au-dessus de ces prolongements et de l'entrefer 16.
Le compteur comporte en outre un induit en forme d'un mince disque con ducteur 17, de préférence en aluminium, qui est soigneusement pivoté de façon à pouvoir tourner librement autour d'un axe central 18 et disposé de façon que sa périphérie exté rieure soit située dans l'entrefer 10 pour se mouvoir dans celui-ci, lorsque le disque tourne. La partie périphérique opposée dudit disque est établie de façon à tourner entre les pôles de deux aimants permanents de freinage 19, 20.
Une armature en forme de U, 21, com posée de lamelles d'acier en forme de U, est associée au pôle 13 du noyau 7 de façon à embrasser son extrémité inférieure et à occu per une position opposée et adjacente aux pôles 11, 12 du noyau 8.
Sur la partie supérieure du noyau 7, ad jacente au pôle 13 de celui-ci, est montée une bobine de tension 22 composée d'un grand nombre de tours de fil isolé et connectée, comme représenté à la fig. 2, entre les fils de ligne 23.21 amenant le courant électrique requis pour l'alimentation des différentes par ties reliées au circuit, et sur les deux branches du noyau 8 sont montées deux bobines en série 25,
26 composées d'un petit nombre de tours de fil isolé et reliées en série avec une charge 27 à la ligne d'amenée de courant 23, 24. Comme l'on sait, le passage du cou rant par les bobines en série 25, 26 crée un champ magnétique dans l'entrefer <B>10,</B> dont le circuit magnétique renferme les lamelles en forme (le<B>C</B> du noyau 8, l'entrefer 10 et le pôle 13 du noyau 7.
L'armature 21 sert de chemin additionnel pour le magnétisme engendré dans le noyau 8. Au moment où la charge 27 est reliée à la ligne 23, 24, le courant est établi dans les bobines 25, 26 avec le résultat qu'un champ magnétique perpendiculaire au plan du disque 17 est en gendré dans l'entrefer 10, et une force y est crée simultanément qui tend à faire tourner le disque 17 dans une direction dépendant de la manière relative dont les bobines 25, 26 et la bobine -_''? sont connectées au circuit.
Suivant la thf@orie usuelle, le couple moteur sera proportionnel au produit des deux champs magnétiques traversant le disque et du sinus de l'angle de décalage de phase existant entre eux, et si l'angle et le flux provenant de la bobine à potentiel 22 restent constants, la force motrice augmentera directement avec le courant dans les bobines<B>2</B>5, 26. Cela est ordinairement le cas dans Détendue de tra vail de wattlieure-mètres ordinaires.
Les aimants de freinage 19, 20 sont dis posés par rapport au disque 17 de façon que ce dernier soit traversé, par la partie du flux magnétique qui passe entre les extrémités polaires de#dits aimants, de telle sorte qu'une force de freinage est engendrée, suivant la théorie usuelle, dans le disque, laquelle au-- mente directement avec la vitesse.
Si l'on ne tient compte que de ces con sidérations, on pourrait s'attendre à ce que la vitesse (lu disque 17 varie dans une pro- portion directe avec le couple moteur. Ceci n'est toutefois pas le cas, comme on le verra en considérant la fig. 6, dans laquelle la courbe 9. dessinée en traits pleins représente une courbe d'enregistrement de la charge typique d'un compteur de wattheures à induc tion moderne. Une explication du . résultat montré par cette courbe est fournie par le fait que les aimants 19, 20 ne sont pas la source unique du magnétisme traversant le disque, qui sert à engendrer une force de freinage influençant la rotation du disque.
Les circuits magnétiques qui engendrent la fonce motrice exigent la présence d'un puis sant champ magnétique alternatif traversant le disque dans l'entrefer 10, lequel crée en même temps des forces retardatrices qui, pour une vitesse donnée du disque, varieront dans une proportion qui est presque égale au carré du flux magnétique. Dans les constructions usuelles de wattheure-mètres à courant alter natif il est d'usage pour cette raison de prévoir des aimants permanents de freinage très forts de façon que le flux passant par le disque et résultant des circuits magnétiques alternatifs ne sera qu'une faible proportion du flux total.
Ceci ne peut toutefois contri buer qu'à réduire cet effet à un minimum sans l'éliminer effectivement dans l'étendue de travail commerciale de l'instrument.
Toutes ces considérations ont conduit à prévoir dans un ou plusieurs circuits magné tiques du compteur des chemins de réluctance déterminés qui sont réglables dans l'étendue de travail de l'instrument et de réaliser ainsi dans le disque une force motrice qui, en supposant une tension constante et un déca lage de phase constant comme auparavant, augmente dans une proportion plus grande que le courant de charge et est suffisante pour compenser l'amortissement augmenté prévu, d'où résulte une vitesse de rotation du disque qui est effectivement en proportion de la charge dans toute l'étendue de travail de l'instrument.
En pratique cela est réalisé en appliquant à un ou plusieurs des circuits magnétiques du compteur des dérivations magnétiques et des entrefers associés à celles-ci de façon à faire croître une ou plusieurs des composantes active du couple moteur dans une proportion plus grande que la valeur d'une ou plusieurs composantes de la quan tité à mesurer. La fig. 3 du dessin représente la réalisation la plus simple de ces disposi tions. Ladite figure montre de façon élémen taire le circuit magnétique associé au circuit à courant d'un wattheure-mètre à induction comme celui représenté à la fig. 1.
Dans ce cas la réluctance consiste en deux parties de fer formées par les lamelles constituant l'ar mature 21 et le noyau 8, et l'entrefer 10 dans lequel tourne le disque du compteur. Comme la majeure partie de la réluctance du circuit magnétique est composée d'air, cette réluctance présente pratiquement une valeur constante, et par conséquent le flux dans l'entrefer augmente presque dans la même proportion que les ampères-tours ou la force magnétomotrice agissant sur ce cir cuit magnétique.
La correction désirée de la courbe d'enregistrement de la charge est réalisée dans l'arrangement représenté à la fig. 3 en plaçant à travers les prolongements 14, 15 des têtes polaires du noyau 8 un bloc 28 de matière -magnétique, tel que du fer, séparé desdites têtes polaires par des bandes en forme de<B>L</B> 29, 30 de laiton ou autre matière non-magnétique. Le bloc 28 est de préférence établi en lamelles similaires à celles des noyaux.
Pour de faibles densités magnétiques, le bloc 28 a une tendance- à shunter une partie bien considérable du magné tisme venant des pôles 1l, 12 et à l'empêcher ainsi de traverser l'entrefer 10 et de faire augmenter le couple du compteur en ce point de la caractéristique de charge, mais lorsque la force magnétomotrice est augmentée par suite d'un accroissement de la charge, le shunt magnétique 28 devient graduellement saturé et le flux dans l'entrefer 10 augmente entre certaines limites dans une proportion plus grande que la force magnétomotrice produite par le courant de ligne.
Par ce fait, conformément à la théorie déjà énoncée, le couple augmente plus rapidement que la charge et la courbe d'enregistrement, au lieu de tomber avec l'accroissement de la charge, montre une tendance décidée à monter dans l'étendue de fonctionnement usuel. Il se pro duit par conséquent un effet qui est similaire au compoundage de machines à courant con tinu et donnant comme résultat une courbe d'enregistrement de la charge comme celle représentée en pointillé eu B à la fig. 6.
La forme de la caractéristique de charge est réglable entre les limites déterminées par la sélection, pour le shunt, d'alliages ayant des propriétés magnétiques différentes, et par la grandeur, la forme et l'emplacement du shunt dans les circuits magnétiques du compteur, ainsi qu'en proportionnant convenablement les matériaux constituant le shunt et les entrefers associés à lui, on peut obtenir des courbes de formes variées qui dépendent des points de saturation des matériaux du shunt aussi bien que des entrefers équivalents cor respondants.
A la place de la disposition représentée à la fig. 3, dans laquelle le noyau 8 de l'électro-aimant en série est composé d'une simple série de lamelles en forme de C, on peut employer une dispositiôn plus appropriée et plus efficace telle que celle représenté à la fig. 4.
Au lieu d'établir le noyau de l'élec- tro-aimant-série en une série de lamelles en forme de<B>C,</B> il est composé dans cette variante de deux moitiés 8', et 8v séparées non seule- tuent par l'entrefer 16 adjacent aux prolon gements polaires 14, 15, tuais également par l'entrefer 31 qui se trouve cri un point opposé à l'entrefer 16.
Les deux moitiés 8a, <B>81)</B> sont assujetties ensemble à l'aide de deux plaques en forme de C 32, 33 représentées pour plus de simplicité en fig. 1, qui sont établies en laiton ou toute autre matière non-magtiétique appropriée, les différentes parties étant fixées ensemble à l'aide de vis 34. Dans ce cas, la dérivation ou shunt 28 est employée comme avant.
On obtient ainsi un entrefer constant 31, et en plus une séparation du pôle infé rieur 9 du noyau de l'électro-aimant de ten sion 7 de façon à éviter son contact direct avec le noyau 8a, 8", construction qui est désirable dans cette forme d'exécution parti- culière. En combinaison avec l'entrefer 31, on prévoit un shunt magnétique 35 eu forme d'une plaque conductrice appropriée qui forme un pont sur l'entrefer 31 et est séparée des membres 8a, 81,
du noyau par une bande non- magnétique 36.
Dans la disposition représente à la fig. 4, le circuit magnétique sur lequel agit le circuit de courant des bobines-série 25, 26 du comp teur est constitué par les deux moitiés de noyau 8z, 8'' eu série avec l'entrefer 31, les quelles sont à leur tour en série avec deux circuits magnétiques comme suit: D'abord le shunt 28 avec, les pièces de distance 29, '0, ensuite l'entrefer 10 et l'armature 21.
En négligeant pour le cas présent la bande non- magnétique 36 et le shunt 35, l'entrefer 31 ajoute une réluctance fort considérable au circuit magnétique susindiqué. Le shunt 25 est proportionné (le, façon que pour des charges du compteur jusqu'à la charge approximati vement normale, le flux dans l'entrefer 10 résultant des bobines-série 25,
26 soit pres que proportionnel aux ampères-tours oit < t la force magnétomotrice, une proportion consi dérable de la force niaignéto-nioti-ice étant absorbée par l'entrefer 31.
Pour un accroisse ment de la charge, le shunt 28 devient saturé dans une mesure dépendant (le ses propriétés magnétiques, et il est calculé de façon à étire justement suffisant pour obliger le flux de l'entrefer à augmenter dans la mesure exacte requise pour un enregistrement constant jus qu'à au moins deux fois et demie le courait de charge normal.
Le shunt niagn@tir1ue Ë)5 a pour but de compenser des petites irrégularités clans la courbe de charge niênie aux petites charges. Sur la fig. 6 on voit qu'il y a une chute assez rapide ait point a de la courbe À et c'est pour y remédier qu'on a prévu le shunt 35.
Ledit shunt forme titi pont sur l'entrefer 31 et il est calculé de façon à être saturé aux points convenables pour modifier légère ment l'enregistrement du compteur pour (le petites charges, afin de compenser la chute dans la courbe au point a.. La tir. 5 représente une disposition simi- laire it celle représentée à la fig. 4, mais différant de celle-ci par l'emplacement du shunt 28.
Dans la disposition de la fig. 5, ledit shunt est monté à ses extrémités dans des évidements appropriés prévus dans les prolongements 14, 15 des pôles du noyau de l'électro-aimant-série, et les bandes non-magné- tiques utilisées en connexion avec ce shunt sont en forme de U, comme indiqué en 2911, 30-1, au lieu d'avoir la forme de<B>L</B> comme représenté aux fig. 3 et 4.
Dans la description qui précède, on a montré que le présent procédé de régler ou commander la courbe d'enregistrement d'un compteur consiste en ce qu'on applique à un ou plusieurs de ses circuits magnétiques une ou plusieurs dérivations magnétiques associées à des entrefers de telle façon qu'une partie considérable du magnétisme soit shuntée et empêchée de traverser l'entrefer pour faire augmenter le couple du compteur, jusqu'à ce que par l'accroissement de la force magnéto- motrice la dérivation atteigne le point de saturation, de sorte que dans certaines limites le flux actif augmente dans une mesure plus grande que la force magnétomotrice produite par le courant de ligne et fait par conséquent augmenter le couple plus rapidement que la charge,
et au lieu de tomber avec l'accroisse ment de la charge, la courbe d'enregistrement tend à monter. Il est par suite faisable en pratique, en employant des matériaux ayant les propriétés magnétiques requises, et en établissant convenablement la. grandeur, la forme et la disposition de ces parties à l'in térieur des circuits magnétiques du compteur de régler la courbe d'enregistrement entre (les limites assez larges.
Bien qu'on ait représenté et décrit l'in vention en application au réglage de la courbe d'enregistrement de la charge d'un wattheure- mètre à induction, il v a de soi qu'elle n'est point limitée à cet emploi, mais peut être appliquée à différents autres types de comp teurs et autres instruments, et au réglage de la courbe d'enregistrement de la tension aussi bien que de l'enregistrement de la charge.