Equipage électromagnétique pour appareils de mesure, relais et appareils analogues. La présente invention est relative à un équipage électromagnétique pour appareils de mesure, relais et appareils analogues, du type électrodynamique à fer ou fërrodyna- mique.
Cet équipage électromagnétique s'appli que principalement aux wattmètres et aux appareils contenant des éléments wattmétri- ques dont le circuit magnétique comporte deux pôles tels que l'extrémité de l'un enve loppe partiellement celle de l'autre, ces pôles étant séparés par un entrefer dans lequel se déplace le côté actif de la bobine mobile, et il a pour but de fournir une échelle prati quement uniforme et de rendre négligeables les couples parasites provenant de l'action du circuit magnétique sur le courant passant dans l'enroulement mobile (,action de volts)".
Les fig. 1 et 2 du dessin annexé repré sentent, à titre d'exemples, deux constructions connues d'appareils ferrodynamiques satisfai sant à la condition précédente, concernant la forme du circuit magnétique. Dans ces figures, 1 et 2 représentent deux parties du circuit magnétique en tôle de fer, dont les pôles sont séparés par l'entrefer principal 3. Les entrefers auxiliaires 4 et 5 permettent le montage de l'équipage mobile dans sa position de fonctionnement; 6 est une bobine fixe, qui sert habituellement comme circuit de courant, tandis que 7 désigne une bobine mobile pouvant tourner autour de l'axe 8 et qui fait partie du circuit de tension.
La forme du circuit magnétique de la fig. 1 convient pour.les appareils dont la déviation maximum est de l'ordre de<B>900;</B> d'autre part, la forme du circuit magnétique de -la fig. 2 permet d'obtenir une échelle plus étendue, pouvant atteindre 250 et méme plus.
Le principal but dé la,présente invention est de réaliser des moyens pour rendre l'échelle pratiquement uniforme dans les wattmètres. Ces moyens sont surtout intéressants dans le cas des appareils à échelle voisine de 250 . Dans ce cas, si on place la bobine fixe 6 sur le noyau 1' de la partie 1 du circuit ma- gnétique, comme il est indiqué dans la fig. 2, on est amené, pour pouvoir entrer et sortir facilement la bobine 6, à donner à ce noyau 1' une largeur ne dépassant en aucun point la largeur intérieure de la bobine.
On voit sur la fig. 2, que le noyau présente natu rellement deux parties étranglées 1", dont les réluctances peuvent ne pas être négli geables devant celles de l'entrefer au moins pour les faibles valeurs de l'induction dans le fer, auxquelles correspond la perméabilité initiale du fer et pour les fortes valeurs de celle-ci pour lesquelles le fer est saturé.
Comme résultat pratique, on trouve que l'échelle du wattmètre n'est pas uniforme dans la partie initiale de l'échelle, près du zéro.
Pour améliorerle commencement del'éclrelle, on peut supprimer les parties étranglées 1" du noyau 1', en plaçant, suivant l'invention, la bobine fixe 6 sur la partie 2 du circuit magné tique, ce qui permet de donner à la section du noyau 1', la. forme la plus apropriée pour une bonne échelle.
La fig. 6, dans laquelle les mêmes chiffres ont la même signification que dans les fig. 1 et 2, donne à titre d'exemple une disposition du circuit magnétique et des bobines 6 et 7 conforme à l'invention.
Pour faciliter le montage, on peut faire porter la bobine 6 par la partie 1 du circuit magnétique, et rabattre l'une au moins de ses connexions frontales, de façon que le fer 2 puisse être monté et demonté facilement. La fig. 7 donne un exemple d'une telle dis position; dans cette figure, les chiffres ayant les mêmes significations que dans les fig. 1, 2 et 6.
On améliore la partie initiale de l'échelle en employant, pour la partie 1 du circuit magnétique, des tôles de grande perméabilité initiale; mais, si on emploie la même qualité de tôle pour la partie 2 du circuit magné tique, on constate, principalement dans les appareils à échelle voisine de<B>2500,</B> une défor mation de l'échelle dans le voisinage de son maximum.
Pour éviter ce défaut, on peut employer, pour la partie 2 du circuit magnétique, des tôles de qualité différente de celle employée pour la partie 1 et, en particulier, des tôles ayant une faible perméabilité initiale et attei gnant la perméabilité maximum pour une plus grande induction, c'est-à-dire des tôles se satu rant moins vite que celle employée pour la partie 1.
On peut en outre avoir avantage à rendre réglage la réluctance des entrefers auxiliaires 4 et 5. C'es entrefers, qui facilitent le mon tage de l'appareil, jouent aussi un rôle impor tant dans la réduction de "l'action du volts". Ceci est facile à comprendre. Les lignes de force magnétiques produites par les ampère- tours de la bobine mobile traversent principa lement deux circuits magnétiques en parallèle d'une part, transversalement l'entrefer princi pal et, d'autre part, longitudinalement le cir cuit magnétique comportant les deux entrefers 4 et 5.
Il en résulte une "action de volts" sur la bobine 7 et celle-ci tend à prendre la position pour laquelle la réluctance des deux circuits magnétiques en parallèle passe par un minimum.
Cette réluctance, qui dépend de la posi tion de la bobine 7, est influencée naturel lement par la réluctance des entrefers 4 et 5; il en est de même du couple électromagné tique parasite produit par le passage du cou rant dans la bobine 7.
Les courbes fig. 3, qui résultent d'expé riences effectuées sur un appareil analogue à celui de la fig. 6, montrent nettement l'in fluence de la réluctance des entrefers 4 et 5, pratiquement symétriques, sur le couple élec tromagnétique parasite. Dans cette figure, on a porté en abscisses la déviation de la bobine mobile 7 par rapport à une bobine fixe et en ordonnées la valeur du couple parasite en unités arbitraires. La courbe eu correspond à un circuit magnétique sans entrefers auxi liaires; les courbes e,, e=, e3 correspondent à des entrefers 4 et 5 de réluctances croissan tes.
On remarque que, pour une certaine valeur de la réluctance (courbe e,), le couple para site est pratiquement nul pour toute dévia tion utile.
On peut donc, en rendant la réluctance des entrefers réglage, les ajuster aux valeurs correspondant au couple parasite minimum on peut, en particulier, donner à ces entrefers, des réluctances supérieures à celles correspon dant au couple parasite négligeable et prévoir un réglage de ces réluctances dans le sens de leur diminution.
Les fig. 4 et 5 donnent, à titre d'exem ples, deux montages conformes à ce qui précède. Dans ces figures, 1 et 2 représentent les extré mités des parties 1 et 2 du circuit magnétique de la fig. 6, auquel on suppose appliqué le mon tage; 4 et 5 sont les entrefers auxiliaires; 9 et 10, 11 et 12 désignent des pièces en substance magnétique; 13 et 14 sont des dispositifs comportant des tiges filetées et des écrous et permettant de faire varier les positions des pièces 9 et 10 ou 11 et 12 par rapport aux entrefers.
Dans la fig. 4, en enfonçant les pièces 9 et 10, on diminue les réluctances des entrefers 4 et 5; dans la fig. 5, on obtient un résultat analogue en rapprochant les pièces 11 et 12 des entrefers.
On peut aussi placer des entrefers dans des positions telles que 4' et 5', marquées en pointillés sur les fig. 6 et 7, et prévoir un dispositif facile à imaginer, par exemple avec vis micrométrique, qui permettent de faire varier l'épaisseur de ces entrefers, ou encore introduire, dans les entrefers 4' et 5') des lamelles non magnétiques d'épaisseurs appropriées.
Electromagnetic equipment for measuring devices, relays and similar devices. The present invention relates to an electromagnetic unit for measuring devices, relays and similar devices, of the iron electrodynamic or ferrodynamic type.
This electromagnetic equipment applies mainly to wattmeters and to devices containing wattmetric elements whose magnetic circuit has two poles such that the end of one partially envelops that of the other, these poles being separated by a air gap in which the active side of the voice coil moves, and its purpose is to provide a practically uniform scale and to make negligible the parasitic torques arising from the action of the magnetic circuit on the current flowing in the moving winding ( , action of volts) ".
Figs. 1 and 2 of the accompanying drawing represent, by way of example, two known constructions of ferrodynamic devices satisfying the preceding condition, concerning the shape of the magnetic circuit. In these figures, 1 and 2 show two parts of the sheet iron magnetic circuit, the poles of which are separated by the main air gap 3. The auxiliary air gaps 4 and 5 allow the moving assembly to be mounted in its operating position; 6 is a fixed coil, which usually serves as a current circuit, while 7 denotes a voice coil which can rotate around axis 8 and which is part of the voltage circuit.
The shape of the magnetic circuit of FIG. 1 is suitable for devices with a maximum deviation of the order of <B> 900; </B> on the other hand, the shape of the magnetic circuit of FIG. 2 makes it possible to obtain a larger scale, which can reach 250 and even more.
The main object of the present invention is to provide means for making the scale practically uniform in wattmeters. These means are especially interesting in the case of devices with a scale of around 250. In this case, if the fixed coil 6 is placed on the core 1 'of part 1 of the magnetic circuit, as shown in fig. 2, in order to be able to easily enter and exit the coil 6, it is necessary to give this core 1 'a width which at no point exceeds the internal width of the coil.
It is seen in fig. 2, that the nucleus naturally presents two constricted parts 1 ", the reluctances of which may not be negligible compared to those of the air gap at least for the low values of induction in iron, to which corresponds the initial permeability of iron and for the high values thereof for which the iron is saturated.
As a practical result, it is found that the scale of the power meter is not uniform in the initial part of the scale, near zero.
To improve the start of the screen, the constricted parts 1 "of the core 1 'can be eliminated by placing, according to the invention, the fixed coil 6 on part 2 of the magnetic circuit, which makes it possible to give the section of the core 1 ', the most suitable shape for a good scale.
Fig. 6, in which the same numbers have the same meaning as in Figs. 1 and 2, gives by way of example an arrangement of the magnetic circuit and of the coils 6 and 7 according to the invention.
To facilitate assembly, the coil 6 can be carried by part 1 of the magnetic circuit, and fold down at least one of its front connections, so that the iron 2 can be assembled and disassembled easily. Fig. 7 gives an example of such a arrangement; in this figure, the numbers having the same meanings as in fig. 1, 2 and 6.
The initial part of the scale is improved by using, for part 1 of the magnetic circuit, sheets of high initial permeability; but, if we use the same quality of sheet metal for part 2 of the magnetic circuit, we observe, mainly in devices with a scale close to <B> 2500, </B> a deformation of the scale in the vicinity of its maximum.
To avoid this defect, it is possible to use, for part 2 of the magnetic circuit, sheets of a quality different from that used for part 1 and, in particular, sheets having a low initial permeability and reaching the maximum permeability for a higher large induction, i.e. sheets saturating less quickly than that used for part 1.
It may also be advantageous to adjust the reluctance of the auxiliary air gaps 4 and 5. These air gaps, which facilitate the assembly of the apparatus, also play an important role in reducing the "action of the volts". . This is easy to understand. The magnetic lines of force produced by the ampere-turns of the voice coil mainly pass through two magnetic circuits in parallel on the one hand, transversely the main air gap and, on the other hand, longitudinally the magnetic circuit comprising the two air gaps. 4 and 5.
This results in an "action of volts" on the coil 7 and the latter tends to take the position for which the reluctance of the two magnetic circuits in parallel passes through a minimum.
This reluctance, which depends on the position of coil 7, is naturally influenced by the reluctance of air gaps 4 and 5; the same applies to the parasitic electromagnetic torque produced by the passage of the current in the coil 7.
The curves fig. 3, which result from experiments carried out on an apparatus similar to that of FIG. 6 clearly show the influence of the reluctance of the practically symmetrical air gaps 4 and 5 on the parasitic electromagnetic torque. In this figure, we plotted on the abscissa the deviation of the voice coil 7 relative to a fixed coil and on the ordinate the value of the parasitic torque in arbitrary units. Curve eu corresponds to a magnetic circuit without auxiliary air gaps; the curves e ,, e =, e3 correspond to gaps 4 and 5 of increasing reluctance.
Note that, for a certain value of the reluctance (curve e,), the para site torque is practically zero for any useful deviation.
By making the reluctance of the air gaps adjustment, it is therefore possible to adjust them to the values corresponding to the minimum parasitic torque.In particular, it is possible to give these air gaps reluctances greater than those corresponding to the parasitic torque negligible and provide for an adjustment of these reluctances in the direction of their decrease.
Figs. 4 and 5 give, by way of example, two arrangements in accordance with the above. In these figures, 1 and 2 represent the ends of parts 1 and 2 of the magnetic circuit of FIG. 6, to which the assembly is assumed to be applied; 4 and 5 are the auxiliary air gaps; 9 and 10, 11 and 12 denote parts made of magnetic substance; 13 and 14 are devices comprising threaded rods and nuts and making it possible to vary the positions of the parts 9 and 10 or 11 and 12 with respect to the air gaps.
In fig. 4, by pushing in parts 9 and 10, the reluctance of air gaps 4 and 5 is reduced; in fig. 5, a similar result is obtained by bringing the parts 11 and 12 of the air gaps together.
It is also possible to place air gaps in positions such as 4 'and 5', marked in dotted lines in figs. 6 and 7, and provide a device that is easy to imagine, for example with a micrometric screw, which makes it possible to vary the thickness of these air gaps, or to introduce, into the air gaps 4 'and 5') non-magnetic strips of thicknesses appropriate.