Oscillographe électromagnétique enregistreur. La présente invention, due à. Roger-Pierre Pubusc, est. relative à un oscillographe élee- trotnagnétique enregistreur de courants élee- triques rapidement variables, dans lequel une palette de fer doux mobile montée entre des masses polaires fixes est soumise, d'une part, à une aimantation fixe produite par un aimant permanent et s'exer@ant parallèlement à un plan de symétrie de ladite palette et, d'autre part.,
à une aimantation proportionnelle au courant électrique parcourant un enroulement d'excitation et dont le champ traverse ledit plan de symétrie.
La palette et les masses polaires fixes tra vaillent, de préférence, dans la partie linéaire de la courbe d'aimantation.
La présente invention a pour but d'amé liorer considérablement les conditions de fonc tionnement d'un tel appareil, en obtenant une fréquence propre de l'équipage mobile très élevée, un excellent amortissement, une con sommation de puissance clans l'enroulement d'excitation aussi réduite que possible, une excellente stabilité d'indications et des possi bilités nouvelles (le moyens d'inscription.
L'oscillograplie électromagnétique enre@i@- treur du type décrit. et faisant l'objet de 1\'in- vention est.
caractérisé en ce que, d'une part, l'équipage mobile est constitué par une pa lette (le fer doux en forme de parallélépipède dont les bases sont des losanges perpendicu- laires aux côtés, ceux-ci étant en outre paral- lèles aux faces terminales de deux masses po laires fixes, et que, d'autre part, le couple antagoniste est fourni par un barreau de tor sion, encastré à l'une de ses extrémités dans la palette mobile et dont la partie travaillante est. contenue pour plus de la moitié à l'inté rieur de ladite palette.
<U>Une</U> forme d'exécution de l'objet de l'in vention est représentée au dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, dans lequel La. fig. 1 représente une vue schématique. en perspective, de la partie électromagnétique de l'oscillographe.
La fig. ? est une vue schématique, en plan, de ladite partie.
La fi-. 3 est une vue en coupe d'un. détail de ladite partie de l'oscillographe.
La fi-. .1 est une vue en perspective de l'équipage mobile.
Les fig. 5 et 6 représentent, respective ment en élévation et en coupe, une forme d'exécution préférée du barreau de torsion.
La fig. 7 est un diagramme représentant les déviations de l'équipage mobile en fonc tion < l'une grandeur proportionnelle au couple moteur.
La palette mobile 10 est constituée par une pièce de fer doux en forme de parallélé pipède, dont les bases sont des losanges per pendiculaires aux côtés. Ceux-ci sont paral lèles aux faces terminales de deux masses po- laines fixes 15 et 15'. Le barreau de torsion 11., qui constitue la suspension de la palette mobile 10 et qui est. destiné à fournir le cou ple antagoniste, est placé dans l'axe de @ynié- trie de ladite palette.
Les deux masses polaires 15 et 15' sont constituées par des tôles de fer doux lami nées, en forme d'U, et munies de quatre enrou lements 16, 17, 16', 17'. Ces enroulements ser vent à aimanter la palette mobile 1.0, propor tionnellement au courant qui les traverse.
Les flux magnétiques produits par ces enroule ments sont dirigés, pour une polarité donnée du courant d'excitation, dans le sens des flèches 18' (fig. 2), de sorte que l'aimantation se produit dans le plan de la, plus grande diagonale de la palette mobile. 13 est. un aimant. permanent, dont le flux, à travers les culasses de fer doux 14 et 14', traverse la palette mobile dans une direction indiquée par les flèches 18 (fig. \?), parallèle à la plus petite diagonale de la palette mobile.
La, palette mobile 10 est. percée suivant. son axe de symétrie d'un trou lisse 19. Le barreau de torsion 11 est terminé à. ses deux extrémités par deux parties cylindriques 20 et 20' rectifiées avec précision. L'extrémité 20 est emmanchée à force clans le trou 19 de la palette mobile de faon qu'une fraction im portante de la partie travaillante dudit bar reau est à l'intérieur de la. palette. L'extré mité 20' est également emmanchée à force dans un trou lisse percé dans une pièce-support 12 sur laquelle sont fixées les masses polaires 15 et 15'.
Le métal constituant le barreau de torsion 11 étant très dur (par exemple de l'acier au carbone trempé), ses parties terminales recti fiées s'encastrent facilement dans les métaux phis tendres constituant la palette mobile 10 et la pièce-support 12, le diamètre des trous de la palette mobile et. de la. pièee-support étant tut peu plus faible que celui des parties terminales du barreau. La palette 10 peut être constituée par exemple en acier au nickel recuit, à basse hystérésis magnétique, et le pont 12 en laiton ou en bronze.
De préfé rence, on prévoira la section du barreau de torsion, dans sa partie travaillante, suffisam ment petite pour que l'on soit assuré que la contrainte mécanique à la torsion y reste mo dérée pour éviter qu'il ne se produise aucune déformation permanente, afin que le zéro de l'équipage reste parfaitement stable.
Le bar reau de torsion 11 doit avoir -Lin couple de torsion relativement faible, mais une -rande rigidité à la flexion, de Tacon que la palette mobile 1.0 reste bien centrée par rapport aux masses polaires fixes 1:] et 15' malgré les attractions magnétiques considérables qui s'exercent sur ladite palette. A cet effet, on donne de préférence au barreau de torsion 11 une section en forme de croix, ainsi qu'il est indiqué sur les fig. 5 et 6, les parties termi nales 20 et 20' restant cylindriques pour faci liter leur encastrement dans la palette 10, d'une part, et dans la pièee-support 12, d'au tre part.
L'équipage mobile de l'oscillographe est complété par un style '?1. (fi. ,. 3 et 4) grâce auquel le mouvement de cet équipage mobile peut être inscrit sur un film noirci qui se déplace d'un mouvement continu et qui est rayé par le style. Celui-ci est. constitué par une aiguille de métal léger 21, en forme de triangle. Cette forme de triangle donne le minimum de moment d'inertie pour le maxi- mum de rigidité dans le sens du mouvement.
L'aiguille est assemblée à l'extrémité de l'équi page mobile d'une manière aussi rigide que possible, par exemple au moyen de deux vis 3\.3 et 22', la palette étant, à cet effet, pro longée vers le haut, de Tacon que l'aiguille soit dégagée par rapport aux bobines.
L'aiguille porte, à son extrémité, une pointe très aiguë 23 qui sera appliquée sur le film noirci avec une force d'appui définie par l'élasticité de l'aiguille et par sa flèche. Afin que la pointe ne s'use pas en frottant sur la bande, elle est réalisée dans titi maté riau ultra-dur, comme le diamant, le saphir ou un carbure métallique. La. pointe 23 devra tracer sur le fond noir chi film un trait trans parent extrêmement fin, dont la. largeur est de l'ordre du centième de millimètre.
Il est alors possible d'enregistrer, avec une finesse relative très satisfaisante, des diagrammes (l'une amplitude inférieure ou égale à un milli- niètre. Le film peut. être ensuite observé avec un dispositif d'agrandissement analogue à ceux utilisé, pour la lecture des microfilms documentaires.
La faible largeur des traces, ainsi que la faible dimension des amplitudes, permettent, d'une part, de disposer côte à côte un grand nombre de styles sur un film de dimensions courantes et, d'autre part, de faire avancer le film à une vitesse très faible, correspon dant, par exemple, à 0,2 mm pour une période du phénomène enregistré. Toutes ces disposi tions permettent de réaliser une substantielle économie sur le film d'enregistrement et d'obtenir un nombre important. de diagrammes simultanés (lui ne se chevauchent pas et qui sont facilement lisibles.
Lorsque la palette mobile.<B>10</B> est. dans sa position médiane, les quatre entrefers sont énaux. L'aimant 13 crée dans les masses po laire: 15 et<B>15'</B> une induction constante, dite induction nominale B", à laquelle s'ajoute algébriquement. une induction Bi, produite par les quatre enroulements 16, 17, 16', 17', et proportionnelle au courant qui les traverse (fig. <B>2).</B> L'induction résultante est donc égale <I>à B "</I> + <I>Bi,</I> pour les pôles 15., et 15% et à.
B,,- Bi, pour les pôles 15,, et. 15'a. L'attrac tion exercée par la face de chaque pôle sur la face en regard de la palette mobile étant proportionnelle au carré de l'induction, le couple magnétique est proportionnel à <I>(B"</I> +B,)2- (B"-Bi)2 = 2 B"Bi.
Ce couple est donc proportionnel à Bi, donc au courant. qui traverse les enroulements 16, 17, 16', 1.7'.
Mais loi-:sque la palette mobile dévie de sa position médiane, elle modifie dans chaque usasse polaire l'induction due à l'aimant, de sorte que le couple varie avec l'angle de dé viation.
Dans les oscillographes électromagnétiques établis jusqu'à présent, on s'est toujours arrangé (le faeon que la déviation de la pa lette mobile soit négligeable par rapport à l'entrefer, afin que le couple magnétique ne varie pas avec l'angle de déviation.
Or, il a été trouvé que, dans l'oscillographe ci-dessus décrit, il était. possible de faire<B>dé-</B> vier la palette mobile d'une quantité beau coup plus importante, par exemple 20 à 2M /o de l'entrefer, sans que la déviation cesse pour cela d'être proportionnelle au courant des enroulements.
Les conséquences de ce fait sont d'une im portance capitale: 1 Tout. d'abord les entrefers peuvent être extrêmement courts et, comme les ampères- tours nécessaires pour obtenir un couple donné sont. proportionnels à la longueur de l'entrefer, ils peuvent être réduits considéra blement, ce qui diminue dans des proportions encore plus grandes la puissance nécessaire à l'excitation des bobines, laquelle varie comme le carré des ampères-tours. En effet, la puis sance P nécessaire à l'excitation des bobines est égale à R 12, R étant la résistance des bobines et I l'intensité du courant qui les parcourt.
Si les ampères-tours<B>(NI)</B> sont ré duits de moitié, et si on ne modifie pas la structure des bobines, il suffit de faire pas ser dans ces bobines un courant
EMI0003.0046
La puis sance P devient alors
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c'est-à-dire 4 fois plus faible que dans le premier cas.
2 La variation de flux magnétique, pro duite dans les masses polaires par l'oscillation libre de la palette mobile, est. beaucoup plus importante, donc aussi la tension induite dans les enroulements, ce qui permet d'amortir l'équipage mobile par un shunt extérieur monté en parallèle sur lesdits enroulements, comme dans les appareils de mesure ordinaire du type à aimant et à cadre mobile, alors que tous les oscillographes établis jusqu'à présent nécessitent comme amortisseur un fluide vis queux tel que l'huile. Or l'amortissement par courants induits est. préférable à l'amortisse ment par huile, en ce qu'il ne nécessite pas de récipient étanche et qu'il varie très peu avec la température.
3 Du fait que les entrefers sont très courts, il est facile de dimensionner l'aimant pour que l'induction nominale Bn soit élevée, malgré de très faibles dimensions de l'aimant. Or le couple exercé sur la palette mobile est, pour un nombre d'ampères-tours donné, pro portionnel à Bll. D'où une cause supplémen taire de réduction des ampères-tours.
A titre d'exemple, la fig. 7 montre les cou ples produits, sur la palette mobile de l'oscillo graphe représenté, par les attractions magné tiques des masses polaires, en fonction de la déviation de la palette mobile, d'une part, et en fonction du courant qui passe dans les bo bines, d'autre part.
En abscisses sont. portées les déviations de la palette mobile, en pour-cent de la dévia tion pour laquelle l'extrémité de ladite pa lette vient toucher l'extrémité des masses po laires fixes.
En ordonnées sont portés les couples ou plus exactement les rapports des couples au carré de l'induction nominale.
Les différentes courbes sont tracées pour différentes valeurs du courant dans les bo bines, ces valeurs étant. définies par le rap port
EMI0004.0007
entre l'induction produite par le courant. et l'induction nominale.
On a ainsi un système d'unités normalisé. La courbe k = 0 est la courbe des couples magnétiques lorsque les bobines ne sont pas excitées.
La droite représente le couple mécanique produit par la suspension.
Le couple directeur est la différence entre ces deux couples, puisqu'ils agissent en sens contraire, le couple mécanique ayant tendance à ramener l'équipage mobile dans la position médiane, et le couple magnétique ayant ten dance, au contraire, à l'en écarter.
Lorsque les bobines sont parcourues par des courants de valeurs différentes, la posi tion d'équilibre de la. palette mobile est définie par 1-'intersection de la droite du couple méea- nique avec les courbes des couples magnéti ques pour les valeurs correspondantes de k. Pour que la déviation de l'équipage mobile soit proportionnelle au courant, il faut que les points d'intersection de la droite avec les courbes, pour des valeurs de 1,- en progres sion arithmétique,
soient équidistants. Cela est pratiquement réalisé jusqu'à une déviation égale à 25% de l'entrefer nominal e,..
Dans ces conditions 1 Le couple magnétique en l'absence de courant peut. dépasser 1a moitié du couple mécanique.
2 Le rapport peut atteindre<B>0,15</B> pour la déviation
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correspondant au maximum de l'échelle. Ce rnaximuni est indiqué par la droite verticale de la fig. 7.