Wattmètre de grande sensibilité. La présente invention se rapporte à un wattmètre de grande sensibilité, comprenant un circuit d'intensité de haute impédance. L'un des usages d'un wattmètre de ce genre est de mesurer les pertes d'énergie dans un isolement, ayant une haute résistance et un faible courant de charge, par exemple dans les traversées d'interrupteurs à huile, les iso lateurs pour lignes à haute tension, les câ bles électriques sous gaine, etc., lorsqu'un courant alternatif de haute tension est ap pliqué à cet isolement dans -des conditions qui le soumettent à une différence de poten tiel connue.
Dans ces circonstances, comme la résistance d'isolement est élevée et que la perte en watts est usuellement faible, il est désirable d'utiliser un wattmètre ayant un circuit d'intensité d'une haute impédance, afin de produire un mouvement de l'indica teur, suffisamment ample pour donner des lectures précises.
Pour atteindre cet effet, il est nécessaire d'utiliser un grand nemble de tours de fil fin dans la ou les bobines d'intensité du wattmètre. Par conséquent, il -existe une ca pacité répartie considérable dans la bobine elle-même, ainsi qu'une capacitance entre la bobine et les parties métalliques adjacentes du wattmètre. Ces capacitances ont un effet faussant l'indication de l'instrument à cause des -courants qui se produisent de ce fait dans. la bobine d'intensité lorsque le circuit de tension du wattmètre est excité.
Lors qu'une tension est appliquée aux bornes du circuit de tension d'un wattmètre de ce genre et lorsque les bobines d'intensité ne sont pas mises en circuit, il se produit une déviation de l'index, usuellement négative. Cette dé viation est une composante du mouvement de l'index lorsque les deux jeux de bornes de l'instrument sont connectés de la manière ap propriée pour la mesure des watts, et elle fausse toutes les lectures à moins qu'elle ne soit compensée ou prise en considération lors de l'étalonnage.
Tout circuit électrique utilisé en combi- naison avec ce wattmètre pour mesurer la perte d'énergie dans l'isolement produit l'ef fet d'une capacitance branchée sur le circuit d'intensité, et il ajoute ainsi une nouvelle erreur du même genre.
Le but de la présente invention est d'an nuler ou de neutraliser l'effet de ses capaci- tances sur les wattmètres, que la capacitance perturbatrice soit intérieure, extérieure ou à la fois intérieure et extérieure. A cet effet, le wattmètre faisant l'objet de l'invention com- porte un dispositif compensateur établi de façon à s'opposer à l'effet faussant les lec tures de l'instrument, provenant des capaci- tances dudit circuit d'intensité.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'ob jet de l'invention.
La fig. 1 est un plan schématique de la première forme d'exécution; La fig. 2 est une vue analogue de la deuxième forme d'exécution, et La fig. 3 est un schéma électrique d'un wattmètre connecté à un circuit extérieur.
En se référant d'abord à la fig. 3 pour l'explication des principes impliqués: L, re présente la ou les bobines d'intensité du watt- mètre, munies de bornes 1 et 2 pour la con nexion avec un circuit extérieur, et Lp re présente la ou les bobines de tension, mu nies de bornes extérieures 3 et 4.
Il existe une inductance mutuelle entre les bobines L,# et Lp. C, représente schématiquement la capacitance due à toute les capacitances com prises à l'intérieur du wattmètre, et elle est représentée ici schématiquement comme con nectée et parallèle avec la bobine d'intensité. La capacitance ainsi représentée peut être la capacitance répartie de la bobine d'intensité et la capacitance entre les bobines et d'au tres parties métalliques qui, du point de vue électrique,
semble être en parallèle avec la bobine. C2 représente, de la même façon, tou tes les capacitances de l'appareil avec lequel le wattmètre est utilisé, qui sont extérieures au wattmètre et sont effectivement connec tées en parallèle avec la bobine d'intensité lorsque le wattmètre est en usage.
Le schéma montre clairement que, si la bobine de ten sion Lp est excitée, un courant s'établira dans la bobine d'intensité à cause de l'induc tance mutuelle, courant passant par les capa- citances Cl et Cz pour fermer le circuit. La phase de ce courant est telle que la déviation de l'index du wattmètre est négative. En d'autres termes, la déviation ou la tendance à la déviation est opposée à celle qui est cau sée par le courant qui passe lorsque les bornes 1 et 2 de la bobine d'intensité sont connec tées à un circuit extérieur.
S'il n'y avait aucune capacitance corres pondant à celles désignées par C,_ <I>et</I> C2 et si une inductance était connectée entre les bor nes 1 et 2, le wattmètre donnerait, dans les mêmes conditions, une déviation positive. On peut utiliser cette inductance pour compen s6r la déviation négative causée par l'une ou l'autre des capacitances, ou les deux.
Cette inductance est représentée sur le schéma comme une inductance réglable L en paral lèle avec la bobine d'intensité et les capaci- tances. La combinaison d'une inductance de ce genre ou de ses équivalents pratiques, ci- dessous décrits, avec le wattmètre, permet d'atteindre le but visé par cette invention;
pour cela, il faut donner à cette inductance une grandeur telle qu'elle équilibre et neu tralise l'effet de déviation ou la tendance à une déviation des capacitances intérieures du wattmètre et des capacitances parallèles exté- rieures, lorsque celles-ci se présentent, de l'équipement avec lequel le wattmètre est utilisé.
Toutefois, comme la valeur de la somme de ces capacitances varie dans des conditions différentes, et comme il n'est pas commode, en pratique, de régler une inductance aussi grande que celle qui est nécessaire pour le but de l'invention suivant une gamme suffi samment large, pour équilibrer exactement ces valeurs variables, on peut prévoir un dis positif compensateur équivalent, qui est re présenté sur la fig. 2 et qui comprend une in ductance non-réglable L, avec, en série,
une résistance variable R. Cette combinaison d'une inductance et d'une résistance variable remplit le rôle de l'inductance réglable, mais est d'un usage plus commode et plus pra tique.
Elle peut être montée soit à. l'intérieur, soit à l'extérieur de la boîte du wattmètre. Mais, étant donné que les éléments induc- tance-résistance peuvent être volumineux, il est pratiquement plus commode de monter le wattmètre seul dans sa propre boîte et de prévoir une unité d'inductance-résistance sous forme d'un dispositif séparé dont les bornes sont connectées en parallèle avec celles de la bobine d'intensité L,
L'effet de cette inductance ainsi que ce lui de la combinaison inductance-résistance en parallèle avec la capacitance Cl et CZ est d'établir un circuit électrique à haute impé dance en parallèle avec la bobine d'intensité L,. L'impédance de cette combinaison est grande par comparaison avec l'impédance de la, bobine d'intensité, de sorte que la sensibi lité du wattmètre compensé est pratiquement aussi grande que sans ce dispositif compen sateur.
Lorsque l'inductance L et, de façon correspondante, la combinaison L,R a une valeur correcte pour s'accorder avec les ca- pacitances entre les bornes de L,, de manière à approcher de la résonance à la fréquence de la tension appliquée à la bobine de tension Lp, l'impédance de cette combinaison capa cité-résistance-inductance est<U>L</U> CRi , où C est égal à la somme de Ci et C2, c'est-à-dire à la capacitance totale en parallèle avec la bobine d'intensité:
L représente l'inductance exté- rieure totale en circuit, c'est-à-dire l'induc tance de L aussi bien que toute inductance dans tous les conducteurs allant à L et R, représente la résistance dans l'inductance L aussi bien que toute résistance de fuite dans les capacités Cl et C2, ou si la résistance est mise en série avec L, comme représenté sur la fi-. 2, R, représente R plus la résistance de l'inductance L aussi bien que la résistance de fuite de C, et C.,. Toutefois, il n'est pas essentiel d'obtenir la résonance exacte afin d'atteindre des effets satisfaisants.
Il suffit que le courant induit dans la bobine L, par la tension établie dans la bobine de tension Lp soit réduit à une va-leur à laquelle son ef fet de déviation ou sa tendance à faire dévier l'index du wattmètre est négligeable.
On remarquera que la possibilité de ré glage de l'effet d'impédance est désirable afin d'adapter le wattmètre compensé aux conditions qu'il rencontrera lorsqu'il sera uti lisé avec l'appareil associé et de corriger sa compensation pour faire face à des conditions différentes.
LTne autre variante de dispositif compen sateur équivalent consiste en un dispositif ou en plusieurs dispositifs disposés, par rapport à la bobine d'intensité L,, de manière à in fluer sur le champ magnétique de cette bo bine. La forme de réalisation préférée de ce dispositif est représentée sur la fig. 1 et consiste en des palettes ou plaques V et V, montées au voisinage des extrémités opposées de la bobine L,, avec possibilité de réglage soit vers la bobine ou en s'éloignant, soit transversalement à l'axe de la bobine.
Les pa lettes établissent un champ magnétique de phase et de direction telles qu'il s'oppose au champ magnétique établi par le courant in duit dans la bobine d'intensité, qui passe à travers les capacitances représentées par C, et CZ dans l'explication précédente, et qu'il annule ce champ magnétique. Par un réglage convenable des palettes, on peut obtenir un équilibre sensiblement exact. L'index du wattmètre n'a plus de tendance à dévier lors que seule la bobine de tension est excitée.
Les effets les plus puissants et les plus sensibles à ces égards sont obtenus lorsque les palettes susmentionnées sont en matière magnétique et sont utilisées en combinaison avec une protection magnétique des bobines. En pratique, une protection magnétique est utilisée avec des instruments sensibles du genre de celui qui est décrit ici: et cette pro tection est virtuellement essentielle lorsque le wattmètre sensible est utilisé pour essayer un isolement à la terre par l'application d'un courant alternatif de haute tension. La boîte N de l'instrument constitue un écran de pro tection de ce genre.
L'instrument comprenant l'écran N et les palettes V, Tr,, le tout en matière magnéti que, en combinaison avec des bobines d'in tensité telles que représentées sur la fig. 1, est la, forme de réalisation préférée de l'inven tion, et on la préfère à la combinaison équiva lente d'une inductance ou d'une inductance et d'une résistance, du fait qu'elle est plus compacte et plus constante dans l'état réglé.
Il doit être compris, toutefois, que les pa lettes ou des masses équivalentes d'une ma tière appropriée pour influencer le champ maLynétique de la manière voulue, peuvent être utilisées sans l'écran N ou son équiva lent. Alors que les palettes sont de préfé rence en matières magnétiques pour avoir l'effet maximum, elles peuvent être faites aussi en matières non magnétiques, pourvu que ces matières soient des conducteurs élec triques.
Il doit être compris, en outre, qu'en désignant les organes Y et Yl comme des pa lettes, on n'a eu l'intention que de représenter le principe en se référant à une réalisation concrète et non pas d'impliquer quelque li mitation quant à la forme, les dimensions ou la masse, que ces organes auraient nécessai rement. Des corps d'autres formes et propor- tions que celles répondant aux définitions spécifiques au mot: "palette", sont équiva lents et sont compris dans ce terme tel qu'il est utilisé dans la présente description.
Lorsqu'on compense le wattmètre par un réglage des palettes dernièrement décrites, de manière à annuler aussi bien l'effet des capacitances intérieures que des capacitances extérieures, on connecte un condensateur équivalent à la capacitance présentée par le circuit extérieur sur la bobine d'intensité L,,
on applique la tension alternative cor recte aux bornes 3-4 et on déplace les pa lettes transversalement à l'axe de la bobine d'intensité jusqu'à ce que l'index du watt mètre indique une déviation sensiblement nulle. Si l'on ne compense que la capacitance interne, on omet la connexion avec un con densateur extérieur, mais, sans cela, le pro cédé est le même.
Le réglage des autres dis positifs de compensation décrits (c'est-à-dire de la combinaison de l'inductance ou de l'in ductance et de la résistance) est fait essen tiellement de la même manière, sauf en ce que c'est la résistance variable R qu'on règle jusqu'à ce que l'indicateur occupe sensible ment sa position zéro lorsque la tension al- ternative est appliquée à la bobine de ten sion.