Brevet FR2116543A1 — publié le 19720713

La présente invention concerne un compteur d'électricité, avec un montage constitué de composants électroniques pour la formation du produit de la tension du réseau et du courant d'utilisation, à l'aide d'un générateur de dents de scie. Le brevet allemand n" 1 102 274 décrit un compteur de ce type. Un courant est produit dans ce cas, sous forme du produit de deux tensions cu courant alternatif, par une connexion périodique, à l'aide d'un interrupteur électronique, d'un courant dérivé d'une première tension, de façon que le rapport de la durée de connexion à la période de commutation soit proportionnel à la seconde tension. La connexion du courant s'effectue à l'aide d'une tension différentielle formée à partir d'une tension continue auxiliaire et d'une tension proportionnelle à la tension alternative du réseau. Ce montage n'est toutefois utilisable que sur une petite plage de tension. Sa précision est en outre faible. L'invention a pour objet d'améliorer le compteur d'électricité précédemment décrit, de façon que les valeurs de la tension du réseau et du courant d'utilisation ne soient soumises à aucune limite. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la mesure de puissance est constitué par la fréquence du générateur commandé en courant et tension, et délivrant des dents de scie dont la pente est déterminée par un courant proportionnel au courant d'utilisation et au cosinus du déphasage, et dont l'amplitude est déterminée par une tension proportionnelle à l'inverse de la tension efficace. Le courant déterminant la pente des dents de scie est dérivé d'une tension délivrée par un filtre passebas et proportionnelle à la valeur moyenne d'un courant délivré par un transformateur, alimenté par le courant d'utilisation, et connecté par un interrupteur de commande, pendant une alternance de la tension du réseau (l'alternance positive par exemple). La tension proportionnelle à l'inverse de la tension efficace est obtenue comme suit, à l'aide d'un transformateur de tension.La tension secondaire est appliquée, avec interposition d'un redressfur, à un filtre passe-bas, dont la tension de sortie est appliquée à un convertisseur tension-fréquence qui actionne un interrupteur électronique, ce dernier déterminant la longueur des dents de scie d'un générateur qui fonctionne à pente constante et un filtre passe-bas délivrant une valeur moyenne de la tension en dents de scie. Cette valeur moyenne est alors la tension proportionnelle à l'inverse de la tension efficace. Afin de modifier le montage pour comptage de la puissance réactive, l'interrupteur de commande est connecté entre le maximum positif et le maximum négatif suivant de la tension du réseau (ou inversement).Le montage est également utilisable pour le comptage de la puissance apparente, quand le courant délivré par le transformateur est transmis directement par un redresseur à un filtre passe-bas, dont un transformateur d'impédance convertit la tension de sortie en courant agissant sur le générateur de dents de scie, commandé en courant et tension. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et de la figure unique annexée, qui représente le schéma-bloc d'un compteur d'électricité selon l'invention. Le compteur d'électricité représenté par le schéma-bloc comprend d'abord un transformateur de tension TT et un transformateur de courant TC, qui transforme les deux grandeurs mesurées - tension du réseau et courant d'utilisation - en valeurs traitables par des montages électroniques. L'enroulement secondaire du transformateur de courant est bouclé par une charge B de faible résistance. Le transformateur de tension comporte un enroulement secondaire, dont la charge par les montages électroniques en aval est négligeable, de sorte qu'il fonctionne à vide. Un faible courant de mesure est dérivé du courant secondaire du transformateur TC, puis appliqué par un interrupteur électronique 1 à un filtre passe-bas 2. (Les blocs fonctionnels 13 et 14, représentés en tirets, peuvent etre négligés à ce stade de la description; cf. ci-dessous).L'interrupteur électronique est relié au secondaire du transformateur de tension par un circuit de commande 5, en fonction de la tension du réseau. Le circuit de commande connecte l'interrupteur électronique 1 pendant une alternance de la tension du réseau, soit l'alternance positive, soit l'alternance négative, et le bloc pendant l'alternance suivante. Le déphasage cp entre la tension du réseau et le courant d'utilisation détermine ainsL la plage du courant "découpée" pendant une période.La moyenne arithmétique de ces composantes de l'onde de courant, ctest-à-dire la valeur de l'intégrale est proportionnelle à la valeur maximale I du courant et au facteur de puissance cos 9 i ~ I . cos Cp La formation de la moyenne s'effectue dans le filtre passe-bas 2, dont la grandeur de sortie est une tension. Cette tension est appliquée à l'entrée d un transformateur d'impédance 3, qui convertit la tension d'entrée en un courant proportionnel, qui commande un générateur de dents de scie 4. Le courant détermine la pente des dents de scie, et par suite la fréquence. La variation de la fréquence du générateur de dents de scie en fonction de la tension du réseau, second facteur du produit à former, est produite par une partie de la tension secondaire du transformateur de tension, appliquée à l'entrée d'un bloc fonctionnel 6. Dans ce dernier, cette tension est d'abord redressée, puis la valeur moyenne de la tension redressée est formée par un filtre passe-bas réalisé en conséquence. Cette valeur est proportionnelle à la valeur efficace de la tension du réseau. Un convertisseur tension-fréquence, monté en aval du filtre passe-bas, délivre une fréquence de commande d'un interrupteur électronique 8, proportionnelle à la tension de sortie de ce filtre.Une source de courant constant 10 produit, en liaison avec l'interrupteur électronique 8, une tension à croissance linéaire dans un générateur de dents de scie 9, à la fréquence apparaissant à la sortie du convertisseur tension-fréquence. La source de courant constant assurant en permanence une pente constante des dents, l'amplitude et la valeur moyenne de la tension en dents de scie dépendent de la fréquence. Un filtre passe-bas ll monté en aval forme la valeur moyenne de la tension de sortie du générateur de dents de scie 9. Cette valeur moyenne est proportionnelle à l'inverse de la fréquence du convertisseur tension-fréquence et par suite à la tension du réseau. La fréquence de la tension en dents de scie délivrée par le générateur 4 s'exprime par la relation dans l'hypothèse où il s'agit d'une dent de scie à croissance linéaire. Lorsque la tension en dents de scie est obtenue par la charge d'un condensateur, 1M est le courant de charge, Up la valeur de crête de la tension et C1 la capacité constante du condensateur dans l'équation de la fréquence f ci-dessus. Up est la tension obtenue à la sortie du filtre passe-bas Il En portant cette relation dans l'équation de la fréquence, on obtient f--K1 1M ' Ueff ou, avec IM ~ Î cos # et Î ~ Ieff : f = K2 . Ueff . Ieff . cos # Il est possible de prélever à la sortie dugénérateur de dents de scie des impulsions aciculaires de fréquence f, proportionnelle à la puissance. Cs impulsions sont amplifiées par un amplificateur 12 en aval, puis appliquées à un compteur décimal non représenté, dont l'indication représente l'énergie délivrée ou consommée. Lorsque la tension du réseau ou le courant d'utilisation est une fonction différant fortement de la forme sinusoidale, les filtres passebas 13 et 14 montés en aval des transformateurs sont nécessaires pour interdire le dépassement de limites de précision prédéterminées. Le taux d'har- moniques des grandeurs mesurés n'entrafnc alors aucune erreur Il la sortie du dispositif de mesure électronique. Ces filtres passe-bas interdisent par ailleurs aussi la mesure d'une éventuelle puissance d'harmoniques, qui apparat quand la tension et le courant contiennent des harmoniques de meme fréquence. Cette composante de puissance ou d'énergie est négligeable dans le cadre de la précision de mesure dans compteurs d'électricité domestiques, dans lesquels le dispositif de mesure décrit est employé de préférence. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et au dispositif qui viennent d'entre décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de 1 invention. Revendications 1. Compteur d'électricité avec un montage constitué de composants électroniques pour la formation du produit de la tension du réseau et du courant d'utilisation, à l'aide d'un générateur de dents de scie, ledit compteur étant caractérisé en ce que la meure de puissance est la fréquence du générateur commandé en courant et tension, et délivrant des dents de scie dont la pente est déterminée par un courant proportionnel au courant d'utilisation et au cosinus du déphasage, et dont l'amplitude est déterminée par une tension proportionnelle à l'inverse de la tension efficace. 2. Compteur d'électricité selon revendication 1, caractérisé en ce que le courant déterminant la pente des dents de scie est dérivé dVune tension, formée par un filtre passe-bas et proportionnelle à la valeur moyenne d'un courant délivré par un transformateur, alimenté par le courant d'utilisation, et connecté à l'aide d'un interrupteur de commande, pendant ltalter- nance positive cu négative de la tension du réseau. 3. Compteur d'électricité selon une des revendications 1 et 2, caractérisé rP ce que la tension proportionnelle à l'inverse de la tension efficace est obtenue à l'aide d'un transformateur de tension, dont la tension secondaire est appliquée, avec interposition dun redresseurg à un filtre passebas dont la tension de sortie est reliée à un convertisseur tensionfréquence, qui actionne un interrupteur électronique, ce dernier déterminant la longueur des dents de scie d'un générateur qui fonctionne à pente constante et une valeurs moyenne de la tension en dents de scie étant formée par un autre filtre passe-bas. 4. Compteur d'électricité selon revendication 3, caractérisé en ce que le générateur de dents de scie est commandé par une source de courant constant. 5. Compteur d'électricité selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu un amplificateur d'impulsions est monté en aval du générateur de dents de scie, commandé en courant et tension, et agit sur un compteur décimal. 6. Compteur d'électricité selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'interrupteur de commande est connecté entre le maximum positif et le maximum négatif (ou inversement) de la tension du réseau, pour transformer le montage en vue du domptage de la puissance réactive. 7. Compteur d'électricité selon une quelconque des revendications 1 'a 5, caractérisé en ce que, pour la transformation du montage en vue du montage de la puissance apparente, le courant délivré par le transformateur de courant est appliqué par un redresseur directement à un filtre passe-bas, dont un transformateur d'impédance convertit la tension de sortie en un courant agissant sur le générateur de dents de scie, commandé en courant et tension.