Brevet FR2003847A1 — publié le 19691114

L'invention concerne un transformateur de mesure à rapport de démultiplication réglable avec un noyau, un enroulement primaire et un enroulement secondaire. Un tel transformateur de mesure peut entre utilisé par exemple avec un dispositif destiné à mesurer ou à indiquer graduellement la consommation maximale de l'énergie électrique ou du courant électrique. Lorsque le courant de charge dépasse pendant un laps de temps prédéterminé une valeur de comparaison fixée par le dispositif, celui-ci branche sur une valeur de comparaison plus élevée. On connaSt des dispositifs de ce genre. Pour la commutation des valeurs de comparaison ils comportent par exemple un commutateur à gradins raccordé aux prises d'un transformateur de mesure. Comme les gradins correspondant à une valeur de comparaison plus élevée ne sont occupés que rarement, leurs contacts tendent à s'altérer chimiquement ce qui peut amener la défaillance de l'appareil. L'invention a pour but de réaliser un transformateur de mesure à rapport de démultiplication réglable qui se passe de contacts de commutation mécaniques et qui est caractérisé en ce que le couplage magnétique entre l'enroulement primaire et l'enroulement secondaire est variable. On décrira ci-après quelques exemples de réalisation de l'invention en regard des dessins. La figure 1 montre un transformateur de mesure pour la transformation de la tension; la figure 2 montre la vue par dessus dune partie de celui-ci; la figure 3 montre un transformateur de mesure pour la transformation du courant et de la tension et la figure 4 montre la vue par dessus d'une partie de celui-ci. La figure 1 représente un transformateur de mesure dont le circuit magnétique comprend un noyau 1 sur lequel se trouvent un enroulement primaire 2 avec un nombre de spires N1 et un en- roulement secondaire 3 avec un nombre de spires N2. Une tension U1 imprimée à l'enroulement primaire 2 produit un flux magnétique G. Celui-ci se divise en un flux de dispersion s 'écou- lant à travers une branche de dispersion 4 et en un flux utile 02. A cause de la variation avec le temps du flux utile 2 une tensio -u2 est induite dans l'enroulement secondaire 3. La-branche de dispersion 4 comprend un entrefer 5 et la partie du noyau 1 parcourue par le flux utile 2 - un entrefer 6. Un disque 7, monté de façon à pouvoir tourner, pénètre dans les entrefers 5 et 6. La figure 2 représente le disque 7 en vue par-dessus. Dans tes évidements rectangulaires disposés radialement sont pressées des tôles magnétiques 8 à 17. Pour les t81es 8 à 12 l'épaisseur augmente dans l'ordre des repères, par contre pour les tôles 13 à 17 cette épaisseur diminue. La figure 1 représente en coupe le disque 7 avec les tôles enfoncées. Pour plus de clarté on n'a dessiné que les tôles 8 et 13 pénétrant dans les entrefers 5 et 6 et dont l'é- paisseur détermine la longueur effective de l'entrefer ls ou l2. Pour le rapport de démultiplication du transformateur de mesure on a approximativement la relation En négligeant la résistance magnétique du noyau 1 et de la branche de dispersion 4 on a 2 = K/l2 et s = K/18 où K est une constante. Le rapport de démultiplication devient donc En tournant le disque 7 de l'angle a la tôle 9 pénètre dans l'entrefer 5 et la tôle 14 dans l'entrefer 6. Le rapport l2 u1 ls et, par conséquent, le rapport de démultiplication u2 deviennent ainsi plus grands. Dans le transformateur de mesure décrit ci-dessus les résistances magnétiques parcourues par les flux 2 et s sont commandées par une variation des entrefers 12 et ls. On peut aussi ne commander que l'une de deux résistances magnétiques et maintenir constante l'autre résistance; on peut par exemple maintenir constante l'entrefer 5 ou le supprimer. Dans ce dernier cas on veillera avec des mesures connues à ce que la résistance magnétique constante soit de même ordre de grandeur que la résistance variable. La figure 3 représente un transformateur du courant et de la tension. Sur un noyau 18 sont montés un enroulement primaire 19 avec un nombre de spires N3 et un enroulement secondaire 20 avec un nombre de spires N4. Le noyau 18 comporte des pôles 21 et 22 dont la surface Â à l'entrefer 23 est grande par rapport à la section de noyau AF. La formation des champs de dispersion par diminution de la résistance de l'entrefer est rendue ainsi plus difficile. La forme des piles 21 et 22 est choisie de façon que le trajet des lignes de dispersion, se formant néanmoins, soit long. Un disque 24, monté de façon à pouvoir tourner, pénètre dans l'entrefer 23. Dans des évidements du disque 24 sont pressées des tôles magnétiques 25 à 29 (fig. 4) dont l'épaisseur diminue dans l'ordre des repères. La longueur effective de l'entrefer 1 (figure 3) dépend de l'épaisseur de la tôle se trouvant dans l'entrefer 23. Dans la position représentée du disque 24 c'est la tôle 25. Â l'enroulement primaire 19 est imprimé un courant 13. Avec la marche à vide côté secondaire on a pour la tension secondaire u4 approximativement l'équation : di3 u4 = M . dt, où M = N3 # N4 . 0 . A/1 est la contre-induotivité u la constante d'induction. Lorsque le courant 13 est une grandeur sinusoïdale avec la fréquence circulaire # on a les relations u4 = M . # . i3 Lors de la rotation du disque 24 de l'angle a la tôle 26 pénètre dans l'entrefer 23 et il s'ensuit que la longueur effective de l'entrefer 1 devient plus grande et le rapport U4 plus petit. La fréquence circulaire # entre linéairement 3 dans le rapport U4 .Pour compenser cet effet l'enroulement secondaire 20 est7 fermé avec une connexion en série comprenant une résistance 30 avec l'impédance R et un condensateur 31 avec la capacité C. Avec la condition # RC 1 le rapport u5 de la -fré- quence circulaire # est indirectement proportionnel, de sorte que le rapport u5 est indépendant de la fréquence circulaire. 3 Le transformateur de mesure que l'on vient de décrire peut entre utilisé avantageusement avec un dispositif destiné à mesurer ou à indiquer graduellement la consommation maximale de l'énergie électrique ou du courant électrique. En choisissant convenablement la longueur effective de l'entrefer on peut faire varier le rapport de démultiplication de façon que pour diverses valeurs limites des grandeurs d'entrée on ait la meme tension secondaire. On peut utiliser avantageusement le transformateur de mesure décrit ci-dessus ainsi dans d'autres cas où les contacts mécaniques sont indésirables à cause du danger de corrosion ou des tensions thermiques. - REVENDICATIONS 1 - Transformateur de mesure à rapport de démultiplication réglable avec un noyau, un enroulement primaire et un enroulement secondaire, caractérisé en ce que le couplage magnétique entre l'enroulement primaire et l'enroulement secondaire est variable. 2 - Transformateur de mesure suivant 1, caractérisé en ce que le noyau comporte au moins un entrefer dont la longueur est variable. 3 - Transformateur de mesure suivant 1, caractérisé en ce qutà l'enroulement primaire est imprimé une tension et que le noyau comporte une branche de dispersion. 4 - Transformateur de mesure suivant 3, caractérisé en ce que la branche de dispersion a un entrefer dont la longueur est variable. 5 - Transformateur de mesure suivant 1, caractérisé en ce qu'à l'enroulement primaire est imprimé un courant et que ltenroulement secondaire est fermé par une connexion en série comprenant une résistance et un condensateur. 6 - Transformateur de mesure suivant 2 ou 4, caractérisé en ce qu'au moins deux tôles magnétiques d'épaisseurs différentes peuvent entre introduites au choix dans l'entrefer. 7 - Transformateur de mesure suivant 6, caractérisé en ce que les tôles sont disposées sur disque pouvant tourner. 8 - Transformateur de mesure suivant 1, caractérisé en ce que la section du noyau à l'entrefer est plus grande que les autres sections du noyau. 9 - Transformateur de mesure suivant 1 ou l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il fait partie d'un dispositif destiné à mesurer ou à indiquer graduellement la consommation maximale de l'énergie électrique ou du courant électrique.