Quotientmètre à courant alternatif.
La présente invention, due à M. Robert Brogat, a pour objet un quotientmètre à courant alternatif ; il s'agit d'un appareil de mesure appelé aussi logomètre et qui permet de mesurer le rapport de deux grandeurs éleetriques.
Le quotientmetre suivant l'invention est caractérisé par le fait qu'il est agencé de fa çon que les deux couples actifs soient produits chacun par un cadre mobile disposé dans un inducteur fixe comprenant deux enroulements.
Dans des formes d'exécution préférées de 1 objet de l'invention, il pourra y avoir les particularités suivantes :
Les deux cadres mobiles sont connectés en série et chaque enroulement de l'inducteur d'un élément, de mesure est connecté en série avec un enroulement de l'inducteur de l'autre élément de mesure.
Les enroulements inducteurs sont dispo sés, sur l'un des éléments de mesure, de façon à avoir des effets qui s'ajoutent, sur l'autre, de façon à produire des effets qui se retran- chent.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple non limitatif, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention :
La fig. 1 représente le schéma de base d'un quotientmetre.
Les fig. 2 et 3 sont des diagrammes montrant le déphasage des forces magnétomotri- ces relatives aux différents circuits dudit quotientmètre, et leur composition.
La fig. 4 représente une application d'une variante du schéma de la fig. 1 à un phasemètre pour courant monophasé.
La fig. 5 représente également une application d'une variante du schéma de la fig. 1 à un phasemètre pour courant triphasé équilibre.
La fig. 6 représente aussi une application d'une variante du schéma de la fig. 1 à un phasemètre pour courant triphasé non équi libré, trois fils.
La fig. 7 représente encore une applica- tion d'une variante du schéma de la fig. 1 à, un fréquencemètre.
Dans la fig. 1, les deux éléments de mesure 1 et 2 sont inclus dans les rectangles eu traits pointillés. L'élément de mesure 1 est constitué par un cadre mobile 11 et par un inducteur fixe comprenant deux enroulements 12 et 13. L'élément de mesure 2 est constitué par un cadre mobile 21 et par un inducteur fixe comprenant deux enroulements 22 et 23.
Les deux cadres mobiles 11 et 21 sont connectés en série. Les deux enroulements 12 et 22 connectes en série sont en série avec une résistance 32. Les deux enroulements 13 et 23, également connectés en série, sont en série avec une inductance 33. Les circuits 12-22-32, d'une part. et 13-23-33 sont mis en parallèle.
On désigne par M11, M12 M13, M21, M22, les valeurs des forces magnétomotrices relatives aux cadres 11 et 21 et aux enroulements inducteurs 12, 13, 22, 23. D'autre part, on désigne par ?1 l'angle de déphasage de Mis par rapport à M11, par t2 l'angle de dé- phasage de 32 par rapport à M21, par/ de de dÚphasage de M12 par rapport à
M13, et par ¯2 l'angle de déphasage de. lI22 - par rapport à Jazz (fig. 2 2 et 3).
On désigne par a l'angle de déviation de l'équipage mobile.
Le couple actif Oi produit par le premier élément de mesure, dans lequel les deux enroulements inducteurs 12 et 13 sont disposés de telle sorte que les couples partiels s'ajou- tent, a pour expression : Ci=.[,cos+ces(-)]A(a)
La fig. 2 représente les forces magnétomotrices relatives à l'élément de mesure 1 et leur composition vectorielle.
La longueur OAi représente la valeur scalaire entre crochets dans l'expression de C1.
Le couple actif Coproduit par le deuxième élément de mesure, dans lequel les deux enroulements inducteurs 22 et 23 sont disposes de telle sorte que les couples partiels se retranchent, a pour expression : C2 = K2 . M21 [M22 cos ?2 - M23 cos (?2-¯2)]f2 (α)
La fig. 3 représente les forces magnétomo- trices relatives à l'élément de mesure 2 et leur composition vectorielle. La longueur OA2 représente la valeur scalaire entre crochets dans l'expression de C2.
L'aiguille de l'appareil, solidaire des deux cadres 11 et'21, prend une position d'équilibre qui correspond Ó l'ÚgalitÚ des couples C1 et C2.
Dans ees conditions, on a : K1 f1(α) /K2 f2(α) = M21 [M22 cos?2-M23 cos (?2-¯2)] / M11 [M12 cos ?1+M13 cos (?1-¯1)] (1)
Or, dans un tel quotientmètre, la déviation de l'aiguille ne dépend que de la valeur du rapport
If, (a) K2 f2(α)
Il existe donc une relation entre la déviation de l'aiguille et les différentes grandeurs inter- venant dans le deuxième membre de l'équa- tion (1).
On peut, par exemple, donner aux diffé- rentes grandeurs qui entrent dans l'égalité (1) des valeurs telles que :
?1 = q2 = q
¯1 = ¯2= ¯
M11 = M21
M13 = M23 = a M12 Jl,). = b AUI 2 de sorte que cette égalité devient : K1f1(α) / K2f2 (α) = K = b cos?-a cos (?-¯) / cos ? + a cos (?-¯) = b-a (sin ¯ tg ? + cos ¯) / 1 + a (sin ¯ tg ? + cos ¯) (2)
Cette relation détermine K, c'est-à-dire la a déviation de l'aiguille en fonction de qj et de 6.
L'appareil décrit peut être utilisé pour la mesure des déphasages (phasemètre) et la mesure des fréquences.
La fig. 4 représente un phasemètre pour courant monophasé réalisé avec une variante de l'appareil que l'on vient de décrire. Dans cette figure, les nombres 1, 2, 11,12, 13, 21, 22, 23, 32 et 33 ont la même signification que dans la fig. 1. 24 est une impédance de ré glage placée aux bornes de l'enroulement 22.
Les circuits 12-22-32 et 13-23-33 sont montés en parallèle et l'ensemble est branché am bornes d'une source S1 Ó courant alternatif. Cette source S1 est elle-même branchée c'ux bornes d'un circuit P et débite un cou lant I dont on veut mesurer l'angle de dépha- sage par rapport à la tension F de ladite source. Les cadres mobiles 11 et 21 mis en série sont branchés par l'intermédiaire d'un transformateur de courant T dans le circuit.
L'angle/ ¯ de la formule (2) est fixe et téter- miné par la valeur de l'inductance 33.
On voit d'après cette formule que le rap port L, donc l'angle de déviation a, est uniquement une fonction de l'angle.
Un loi d'échelle déterminée avee un angle il donné peut être conservée pour toute autre valeur de l'angle/ ?, à condition de modifier en conséquence les valeurs des coefficients a et b. Cette modification peut être effectuée très simplement, par exemple, en modifiant les valeurs des résistances 24 et 32. Cela permet de donner à P une valeur permettant d'obte- nir les conditions optima de compensation de température et de fréquence, sans modifier la loi de l'échelle.
Dans cet appareil, on peut facilement obte- nir une loi d'éehelle symétrique en donnant à b la valeur : 1 + 2a cos.
Dans ce cas, la formule (2) devient : K (α) = 1+a cos ¯-a sin ¯ tg ? / 1 + a cos ¯ + a sin ¯ tg ? (3) M'oit :
l-Ii 1-f-a, cos
4
tg ? = @@/1 + K . @@@/ a sin ¯ (4)
Si on remplace dans (4) K par 1/@ tg ?
li est remplacé par tg(- < p).
La fig. 5 représente un pliasemetre pour courant, triphasé équilibré, réalisé avec une autre variante de l'appareil décrit en regard delaHg.1.Onutilisedanscecas le dépha- rye de 120"existant, entre les trois tensions triphasées.
Dans cette figure, L 2, 11, 12, 13, 21, 22, 23 et 7'ont la même signification que dans la fig. 4, 24 est une impédance de réglage placée anx bornes de l'enroulement 2. 42 est une résistance en série avec les enroulements inducteurs 12 et 22. 43 est une résistance en série avec les enroulements conducteurs 13 et 23. M est une résistance dont une extrémité est reliée au point commun des circuits 12-22-42 et 13-23-3. Les résistances 42, 43 et 44 sont déterminées de façon que la valeur respective des résistances des trois circuits constitués par 12-22-42, 13-23-43 et 44 soit la même.
L'extrémité libre de ces trois circuits est branchée sur chacune des phases de la source Sa. Dans ce cas, ¯ = 60 .
La fig. 6 représente un phasemètre pour courant triphasé non équilibré trois fils, réalisé avec un appareil presque identique à celui décrit en regard de la fig. 1.
Dans cette figure, 1, 2, 11, 12, 13, 21, 2Z, 23 ont la même signification que dans la fig. 1.
24 est une impédance de réglage placée aux bornes de l'enroulement 22. 52 est une résistance en série avec les enroulements indueteurs 12 et 22. 53 est une résistance en série avec les enroulements inducteurs 13 et 23. Les circuits 12-22-52 et 13-23-53 ont un point commun 51. Ce point commun est relié à la. phase 1. L'extrémité libre du circuit 12-22-52 est reliée à la phase
III et l'extrémité libre du circuit 13-23-53 est reliée à la phase II.
Les cadres 11 et 21, mis en série, sont branchés aux bornes d'une résistance 54 et d'une impédance 55. Tt est un transformateur de courant branehé sur la phase I, et dont le secondaire alimente la rÚsistance 54, T2 est un transformateur de courant branché sur la phase II, et dont le secondaire alimente l'impédance 55. Celle-ci a le même module que la résistance 54 et son, argument est de 60 .
Dans cette disposition, les cadres sont parcourus, comme cela est connu, par un courant proportionnel à la composante directe relative à la phase I, et déphasé de 30 par rapport à cette composante. L'angle i de la formule (2) est égal à 60 et l'angle de cette formule représente l'angle de déphasage du système triphasé trois fils, non équilibré.
La fig. 7 représente un fréquencemètre réalisé avee une autre variante de l'appareil décrit en regard de la fig. 1. Dans cette figure, 1,2, 11, 12, 13, 21, 22, 23 ont la même signification que dans la fig. 1. 24 est une impédance de réglage placée aux bornes de l'enroulement 22. 61 est une résistance en série avec les deux cadres 11 et 21. 62 est une résistance en série avec les enroulements inducteurs 1. et 22. 63 est une inductance en série avee les enroulements 13 et 23. Les trois circuits 11-21-61, 12-22-62, 13- 23-63 sont branchés en parallèle et sont pla cés aux bornes d'une source à courant alternatif, dont on désire mesurer la fréquence.
Les courants qui parcourent respectivement. les circuits 11-21-61 et 12-22-62 sont en phase, de sorte que les angles de dé- phasage de 1112 par rapport à 11111 et de M @ 22
par rapport à AU2t sont nuls.
L'ÚgalitÚ (2) devient alors:
K = b-a cos ¯ / 1 + a cos ¯
b-K
ou Cos ss=
a(K+1)
L'angle varie avee la fréquence ce puisque :
EMI4.1
expression dans laquelle et 1 désignent les valeurs de la résistance totale et de la réactance totale du circuit 13-23-63.