Brevet FR2044648A1 — publié le 19710226

L'invention se rapporte aux transformateurs à circuit magnétique ouvrant, dits transformateurs-pinces, utilisés pour la mesure des courants en alternatif. Cette mesure, sur des installations en fonctionnement, est souvent effectuée à l'aide d'une des méthodes suivantes, évitant d'interrompre le courant sur les circuits en charge, et de ce fait, de provoquer l'arrêt des machines par exemple. Tout d'abord, il est possible d'insérer un transformateur à circuit magnétique ouvrant sur le conducteur sur lequel s'effectue la mesure. Une fois le transformateur refermé, l'enroulement secondaire est branché aux bornes d'un ampèremètre, le primaire étant constitué par le conducteur à contrtler. Ou bien il est possible d'utiliser un transformateur spécial, dit transformateur-pince qui, comme l'indique son nom, a un circuit magnétique dont une ou deux branches s'ouvrent en actionnant les poignées de manoeuvre. Le secondaire du transformateur est enroulé sur l'une des branches, ou sur les deux. La pince est refermée sur le conducteur et reliée i un ampèremètre extérieur ou fixé directement sur la pince. Mais quelle que sait la forme du circuit magnétique ouvrant - torique, carré, rectangulaire - soit avec une branche rectiligne fixe et une branche en U mobile, soit avec deux branches en U mobiles, l'obligea tion d'ouvrir ce circuit pour l'insOrer sur le conducteur (barre ou ciblez augmente considérablement son encombrement. Fréquemment la proximité des conducteurs les uns à cEté des autres rend ispossible sa mise en place. C'est-le cas notamment des distributions en triphasé, dont les trois conducteurs montés parallèlement sont peu éloignés, l'accès au conducteur central est souvent difficile, sinon impossible. L'invention décrit une pince-transformateur qui, par un dispositif mécanique, permet au moment de l'insertion dudit transformateur sur le conducteur dont on veut mesurer le courant qui le parcourt, de provoquer I'effactment, par translation et rotation, ou par rotation combinée, ou encore simplement par translation, de l'une ou des deux branches du circuit magnétique comportant le ou les enroulements secondaires. La planche I-2 décrit les différents systèmes proposés, et la planche II-2 une réalisation mécanique de l'un des cas. Pour simplifier l'exposé de l'invention, sur les différentes figures, ce qui est appelé circuit magnétique est à la fois le circuit magnétique lui-s*ie, constitué en principe par un empilage de tales feuilletées, et le ou les enroulements secondaires effectués sur ses branches. Sur la planche I-2, Figure 1, la pince-transrormateur est sur la vue de gauche, représentée de profil, fermée. En (1 et 2) les deux branches du circuit magnétique ; l'une mobile (1) et l'autre fixe (2). Le serrage des poignées (3 et 4) provoque, par un système mécanique, l'ouverture de la branche (1), qui sur la vue centrale vient en (1'), et en continuant à serrer les deux poignées, il y a rotation de la branche (1), qui en fin de course (Figure 1 à droite), prend en (1") une position perpendiculaire à sa position initiale. L'espace compris entre les branches se trouve libéré, sans (et ceci est très important) augmenter sensiblement la cote (1) qui devient (1').L'introduction de la pince sur une barre est aisée, et il suffit de relâcher les poignées (3 et 4) pour que le circuit se referme, et que la pince reprenne sa position d'origine, les branches (1 et 2) étant en contact par l'entrefer (5). Sur la Figure 2, le système proposé est le suivant : Le circuit magnétique est constitué de deux branches en U (6 et 7) (Figure 2 à gauche). Sous l'action des poignées, il y a d'abord translation vers la gauche du circuit (6), et vers la droite du circuit (7) (positions 6' et 7' de la figure 2 centrale), et en fin de course rotation dans le sens des flèches, des deux branches (6 et 7) qui prennent les positions (6" et 7") (Figure 2 de droite). Là encore l'espace central est totalement libéré. Sur la Figure 3, les branches (8 et 9) sont taillées en biseau, et la surface de contact (10) des deux branches, supérieure aux cas précédents, assure un meilleur contact magnétique. De plus, en serrant les poignées, il peut y avoir immédiatement rotation des deux branches (8 et 9), qui prennent les positions intermédiaires (8' et 9') de la figure 3 centrale, pour, en fin de course, effectuer une rotation de 90 degrés, et atteindre les positions (8" et 9") (Figure 3 de droite). Dans ce cas, l'encombrement (1) devenu (1') est resté égal à lui-mme. Sur ia Figure 4, les branches (11 et 12) ont une forme en L (figure de gauche). En serrant les poignées, dans un premier temps il y a décollage de la branche (12) par rapport à la branche (11) qui, elle, reste fixe. Sous l'effet de cette translation, les branches sont dans les positions (11 et 12') (Figure 4 centrale). En fin de serrage, il y a rotation de 90 degrés de la branche (12) qui prend ia-position (12"), la branche (11) restant en (11) (Figure 4 de droite). C'est ce système qui sera décrit plus complètement dans la suite du texte. Enfin en Figure 5, une dernière solution est proposée. La branche (13) est en forme de U et est fixe, et la branche (14) rectiligne est mobile (Figure 5 de gauche). En serrant les poignées, la branche (14), par un mouvement de translation, 8 t efface dans la poignée et vient en (14'), permettant ainsi la mise en place facile de la pince. Il suffit de faire tourner l'ensemble des poignées, le passage nécessaire pour introduire le circuit magnétique sur le conducteur peut être sensiblement égal à l'épaisseur de la branche (13) de ce circuit. En libérant les poignées, la branche (14) reprend sa position initiale. La Figure 6 de la planche II-2 donne en vue perspective éclatée une réalisation pratique de la solution proposée en Figure 4. En (3 et 4) les poignées, en (11 et 12) les deux éléments du circuit magnétique. Le mouvement recherché, celui de la Figure 4, est obtenu de la manière suivante La poignée (4) est solidaire d'une fourchette (15), visible uniquement par son bras avant sur la figure. Cette fourchette pivote autour d'un axe (16) dans deux trous-paliers prévus dans le carter (17). L'ex trémie libre de la fourchette (15) entratne une noix (18) tourillonnée dans deux trous formant palier (19). L'élément (11) du circuit magnétique peut osciller légèrement autour de l'axe (20); la limitation de son mouvement peut ttre réalisée par des butées, non figurées pour faciliter la lecture du dessin.L'élément complémentaire (12) du circuit magnétique est solidaire d'une pièce (21), réalisée par exemple en même temps que le surmoulage de l'empilage des tales et de l'enroulement de l'élément (12). La pièce (21) se termine par un bossage annulaire (22), ce qui permet à l'ensemble (12-21) de tourner. La pièce (21) se prolonge par un axe (23)-, solidaire de celle-ci, et porteur d'un ergot (24), guidé dans une rampe (25). Cette rampe a un profil constitué par une partie rectiligne, et prolongé par une partie hélicoIdale; elle appartient à une pièce cylindrique tubulaire (26), emmanchée dans la poignée (3). L'axe (23), coulissant dans la pièce (26), se termine par une tige filetée (27), à l'extrémité de laquelle est bloqué par un écrou un roulement à billes (28), coulissant à l'intérieur de la poignée (3). Un ressort hélicoïdal (29) tend à repousser vers le bas, par l'intermOdi- aire du roulement (28), l'axe (23). Le fonctionnement du système est le suivant En rapprochant la poignée (4) de la poignée (3), la fourchette (15) pivotant autour de l'axe (16), fait monter la noix (18) et l'ergot (24) coulisse dans la partie rectiligne de la rampe (25). Le circuit magnétique (12) a un mouvement de translation vers le haut, et décolle de son complémentaire (vue centrale de la Figure 4). En continuant à rapprocher la poignée (4) de la poignée (3), le mouvement de montée continue, mais l'ergot (24) s'engageant sur la partie hélicoIdale de la rampe (25), il y a rotation de l'axe (23), et par conséquent de l'élément de circuit magnétique (12). En fin de course la rampe (25) a été déterminée de manière que cet élément (12) prenne une position perpendiculaire par rapport à celle d'origine; il atteint la position représentée sur la vue de droite de la figure 4. Pendant cette manoeuvre, le ressort (29) se trouve comprimé, du fait de la translation vers le haut du roulement (28). Relâchant la poignée (4), ce mbme ressort chasse vers le bas la tige filetée (27) et l'axe (23), l'ergot (24) parcourt la rampe (25) en sens inverse, et l'on revient à la position initiale de fermeture. Le ressort (29) doit titre assez puissant pour que cette fermeture soit très franche afin d'assurer le meilleur contact possible entre les entrefers (30 et 31) des deux éléments de circuit magnétique. La légère possibilité d'ose cillation laissée à l'élément (11) du circuit magnétique autour de l'axe (20) facilite la mise en contact des entrefers, le. deux pince (11 et (12) ayant deux degrés de liberté orthogonaux. La Figure 6 montre plus clairement ce qui a déja été signalé, à savoir que les circuits (11 et 12) sont constitués par exemple d'empila- ge de tales feuilletées, et du ou des enroulements exécutés sur ces circuits, enroulements réalisant le secondaire du transformateur-pince. Ils peuvent, suivant une technique connue, tre surmoulés. La liaison électrique entre les deux enroulements monté. en strie, est assurée simplement par des conducteurs isolés souples, sortant par exemple par ltextrémité de la poignée (4), ou par tout autre moyen, tel que frotteurs sur bagues. Par le dispositif décrit, du fait du maintien de la cote d'encore ment de la pince, qu'elle soit ouverte ou fermée, du fait de l'efface- ment par pivotage ou translation d'une des branches, l'objet de l'inten- tion a bien été atteint : pouvoir assurer une insertion facile entre des conducteurs, même rapprochés, sans avoir à modifier quoi que ce soit dans l'installation existante, ce qui est parfois indispensable avec les pinces conventionnelles. REVENDICATICNS 1) Transformateur-pince à circuit magnétique ouvrant, dont les deux branches sont escamotables, pour faciliter le passage autour des conducteurs à contrôler, caractérisé par le fait que le système mécanique des branches assure un serrage énergique des surfaces en contact des circuits magnétiques, en vue d'obtenir une faible réluctance, une réduction des fuites magnétiques, et par conséquent une bonne reproductibilité des mesures. 2) Transformateur-pince suivant la revendication 1), caractérisé par le fait que les deux branches, constituant chacune un demi circuit magnétique en forme de U, ont d'abord au cours de l'ouverture de la pince par serrage des poignées, un mouvement de translation opposé, les décollant l'une de l'autre, puis un mouvement de rota tion inverse de 90 degrés. 3) Transformateur-pince suivant la revendication 1), caractérisé par le fait que les deux branches du circuit ouvrant en forme de U, sont taillées en biseau sur leur surface de contact, de telle sorte qu'au cours de l'ouverture, il y a seulement pivotage de 90 degrés en sens inverse des deux branches, pour assurer leur effacement. Cette taille en biseau a l'avantage d'augmenter la surface des contacts, réduisant ainsi la réluctance du circuit magnétique. 4) Transformateur-pince suivant la revendication 1), caractérisé par le fait que les deux branches du circuit ouvrant sont en forme de L, et taillées en biseau, mais que l'une reste fixe et que l'autre, au cours de l'ouverture, a d'abord un mouvement de translation vers le haut pour assurer son décollage, puis une rotation de 90 degrés provoquant son effacement. Ce système peut plus particulièrement faire l'objet de la réalisation mécanique suivante La poignée mobile de la pince, au cours de son serrage sur la poignée fixe, assure par un système mécanique amplificateur-, le déplacement d'un ergot solidaire de l'axe de mouvement de la branche mobile, sur une rampe d'abord rectiligne, puis hélicoïdale. De ce fait, la branche mobile a d'abord un mouvement de translation, puis de rotation. Un ressort puissant dans la poignée fixe provoque le mouvement inverse au relachement de la poignée mobile jusqu'à la fermeture des deux éléments de circuit magnétique, et assure un serrage énergique des surfaces en contact.