Brevet FR2161759A1 — publié le 19730713

La présente invention concerne un appareil de mesure de la puissance et de la tension ainsi que de l'intensité d'un courant continu ou d'un courant alternatif, destiné à effectuer des mesures exactes de la valeur efficace de la tension et de l'intensité d'un courant alternatif, des mesures exactes de la tension et de l'intensité d'un courant continu ou des mesures exactes de la puissance dans les circuits de courant continu et alternatif de petite puissance, telles que, par exemple, mesure de la chute de tension ainsi que de la prise de courant et de la prise de puissance dans les circuits des compteurs d'énergie électrique, des moteurs électriques de puissance inférieure à un CV, et, en particulier, mesure du coefficient de pertes des matériaux ferromagnétiques. En outre, l'appareil est destiné à la vérification de millivoltmètres et microamperemètres de courant alternatif et de courant continu de précision moyenne. On connaît des appareils de mesures électromagnétiques comportant une bobine fixe à l'intérieur de laquelle est placé, sur un axe commun avec l'aiguille, un noyau ferromagnétique mobile. On connatt aussi des appareils de mesures électrodynamiques ou ferrodynamiques comportant une bobine fixe à l'inté- rieur de laquelle est placée, sur un axe commun avec l'aiguille, une bobine mobile. Afin d'accroître leur sensibilité et de diminuer la consommation d'énergie, ces appareils sont assistés d'amplificateurs de mesure séparés à tubes électroniques ou transistors. Le système de mesure de ces appareils est branché aux bornes de sortie de l'amplificateur électronique dont les bornes d'entrée constituent les bornes du circuit de mesure. On connaît également des voltmètres à courént continu et à courant alternatif, comportant des amplificateurs semiconducteurs du type chopper c'est-à-dire dans lesquels la tension ou le courant continu sont convertis en tension alternative et ensuite amplifiée. L'amplificateur du type chopper dans ces appareils de mesure est relié au système magnéto-électrique de mesure par l'intermédiaire d'un redresseur. Le défaut des appareils électromagnétiques, électrodynamiques et ferrodynamiques consiste en ce qu'ils comportent des gammes de mesure de tension supérieures à quelques volts, des gammes de mesure de courants supérieures à quelques milliampères, et des gammes de mesure de puissance - supérieures à quelques dizaines de millivatts, leur consommation de puissance étant considérable.Ces défauts les empêchent d'être employés pour des mesures de chute de tension et de prise de courants dans les circuits de compteurs d'énergie électrique, de moteurs électriques de puissance inférieure à un CV, ainsi que pour des mesures du coefficient de pertes de matériaux ferromagnétiques, où il est nécessaire d'effectuer des mesures de tension et de courant inférieures à quelques volts et à quelques milliampères, et en ce qui concerne la puissance - inférieures à quelques daines de milliwatts, la consommation de puissance devant simultanément être beaucoup plus faible. L'application des amplificateurs électroniques séparés donne lieu à une diminution considérable de la précision des mesures et exclut l'application d'appareils de mesure comportant de tels amplificateurs pour faire des mesures de tension, de courant et de puissance de courant continu, et de ce fait ils ne sont pas à même d'être étalonnés ni vérifiés au moyen de systèmes de mesure d'étalonnage de tension et de courant continu. Le défaut des appareils de mesure à amplificateurs semiconducteurs du type chopper et à système de mesure magnétoélectrique, consiste en ce que pour effectuer la mesure de la tension et du courant alternatifs, on emploie, hors de l'amplificateur et du système de mesure indiqués plus haut, des systèmes redresseurs et en conséquence ces appareils sont sensibles à la forme de la courbe de courant ou de tension, c'est-à-dire que leurs indications sont fonction de la forme de la courbe et ne sont pas à même d'être employées aux mesures exactes telles que celles obtenues au moyen d'appareils de mesure ne comportant pas d'amplificateurs. Ils présentent aussi l'inconvénient de ne pas pouvoir servir à la mesure de la puissance. L'invention se propose d'éliminer les défauts énumérés ci-dessus et, en premier lieu, de réaliser un appareil de mesure à haute sensibilité et grande précision de la mesure de puissance et de la valeur efficace de la tension et du courant alternatifs ainsi que de la tension et du courant continus, et ce, avec une faible consommation d'énergie. Ce but est atteint au moyen d'un appareil de mesure comportant au moins un amplificateur de mesure semi-conducteur à accouplements directs c'est-à-dire à accouplements de résistance entre les gradins de l'amplificateur dont le circuit d'entrée est raccordé au circuit de la grandeur à mesurer et dont le circuit de sortie est raccordé au système de mesure à courant alternatif. L'appareil de mesure selon l'invention comporte une gamme de mesure de courant de l'ordre de quelques dizaines de microampères, une gamme de mesure de tension de l'ordre de quelques dizaines de millivolts, ainsi qu'une gamme de mesure de puissance de l'ordre de quelques microwatts. La catégorie de précision du mesureur est la même que celle des appareils à gammes de mesure plus étendues, c'est-àdire des appareils des classes 0,1 et 0,2. Avec l'appareil de mesure selon l'invention il est possible de mesurer les courants alternatifs par l'intermédiaire de shunts connus qui jusqu'à présent étaient employés exclusivement pour la mesure des courants continus. En cas de mesure d'une grandeur dans un circuit de courant alternatif, l'appareil mesure la puissance ainsi que la valeur efficace des tensions et des courants. L'appareil de mesure selon l'invention comporte un système d'amplificateurs et un système de mesure de courant alternatif; le circuit d'entrée de l'appareil est constitué par le circuit d'entrée du système d'amplification, tandis que le circuit de sortie du système d'amplification est raccordé au système de mesure de courant alternatif de l'appareil. Le système d'amplification constitue un amplificateur de mesure à semi-conducteur à accouplements directs pour la mesure de la tension et du courant ou deux amplificateurs de mesure semi-conducteurs, chacun à accouplements directs, pour la mesure de la puissance. Le système de mesure de l'appareil pour la mesure de la tension et du courant peut être un système électromagnétique, électrodynamique ou ferrodynamique, tandis que le système de mesure de l'appareil pour la mesure de la puissance peut être un système électrodynamique ou ferrodynamique. Il y a avantage, par exemple dans le but de réduire les dimensions de l'appareil, que le système d'amplification comporte un amplificateur intégré. Il y a aussi avantage, afin de contrôler la stabilité des paramètres de l'amplificateur de mesure, à ce que le système de mesure de courant alternatif soit raccordé, pendant la varifi cation, au circuit de sortie de l'amplificateur de mesure par l'intermédiaire de l'indicateur de zéro électrique, constituant par exemple un indicateur magnéto-électrique ou un amplificateur quelconque. L'appareil selon l'invention peut être muni d'un commutateur permettant de mettre en série les bobines du système électrodynamique ou ferrodynamique avec un des amplificateurs de courant ou de tension, grâce à quoi l'appareil mesurera le courant ou la tension, ou bien de raccorder séprément toute bobine avec les divers amplificateurs de courant et de tension, grâce à quoi l'appareil mesurera la puissance. Il est évident que le système d'amplification constituant un seul amplificateur de mesure à semi-conducteur à accouplements directs raccordé au système de mesure de courant alternatif, ainsi que le système d'amplification constituant deux amplificateurs de mesure semi-conducteurs chacun à accouplements directs, raccordé au système électrodynamique ou ferrodynamique, peuvent être employés indépendamment l'un de l'autre dans des appareils séparés de mesure de courant, de tension, de courant et tension, de puissance, de puissance et courant, ou de puissance et tension. L'appareil de mesure fonctionne comme suit Les circuits des valeurs de tension et de courant ou de puissance à mesurer sont raccordés aux circuits d'entrée du système d'amplification qui est simultanément le circuit d'entrée de l'appareil. La valeur mesurée de tension et de courant ou de puissance est amplifiée par le système d'amplification et envoyée au système de mesure de l'appareil. REVENDICATIONS 1. - Appareil de mesure de la puissance, de la tension et de l'intensité d'un courant alternatif ou continu, caractérisé en ce qu'il comporte un système d'amplification constituant au moins un seul amplificateur de mesure à semi-conducteur à accouplements directs ainsi qu'un système de mesure de courant alternatif raccordé au système de sortie de l'amplificateur dont le circuit d'entrée est raccordé au circuit de la grandeur à mesurer. 2. - Appareil de mesure selon la Revendication 1, ca ractérisé en ce que le système de mesure constitue un système électromagnétique. 3. Appareil de mesure selon la Revendication 1, carac térisé en ce que le système de mesure constitue un système électrodynamique ou ferrodynamique. 4. - Appareil de mesure selon la Revendication 1, caractérisé en ce que l'amplificateur de mesure à semi-conducteur à accouplements directs comprend un amplificateur intégré. 5. - Appareil de mesure selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de sortie de l'amplificateur de mesure est raccordé au système de mesure de courant alternatif par l'intermédiaire d'un indicateur du zéro électrique. 6. - Appareil de mesure selon la Revendication l, caractérisé en ce que le circuit de sortie de l'amplificateur de mesure est raccordé au système de mesure de courant alternatif par l'intermédiaire de l'amplificateur du zéro électrique.