Brevet FR2152357A1 — publié le 19730427

la présente invention concerne les circuits à redresseurs pour la mesure d'une tension alternative utilisant un élément de mesure de type magnéto-électrique. On lait qu'il existe plusieurs solutions pour mesurer la valeur efficace d'une tension alternative. Une première solution con siste à mesurer directement la valeur efficace à l'aide de voltmè tres pouvant Qtre de types différents : thermocouples, ferromagnétique, électrodynamique, ferrodynamique. Une deuxième solution consiste à mesurer, au moyen d'un élément magnéto-dlectrique, la valeur moyenne d'une tension alternative, et à graduer cet appareil en valeur efficace, compte tenu d'un coeffi cient généralement déterminé pour une onde sinusoidale. Dans ce cas, et pour un redressement en double alternance, on a la formule dans laquelle U moy , U max et U eff désignent respectivement les tensions moyenne, maximale et efficace de la tension alternative considérée. L'inconvénient de cette dernière solution est que la mesure est entachée d'erreur si l'onde alternative n1 est pas rigoureusement sinusoidale. Bar exemple, pour un taux d'harmoniques de rang 3 de 10%, l'erreur faite sur la mesure de la valeur efficace est comprise entre + taux d'harmonique impair = + 3 = 130=j3,3% rang d'harmonique. Il est donc difficile de mesurer avec précision une tension ou un courant alternatif avec un appareil magnéto-électrique à redres seur si l'on ne connait pas le taux de distorsion de l'onde alternative, ce qui entrains l'introduction d'un élément de filtrage onéreux. le but de la présente invention est de réaliser un circuit à redresseurs permettant de réduire notablement, dans une étendue de mesure faible par rapport à la tension nominale, l'erreur due aux harmoniques dans les voltmètres de type magnéto-électrique à redresseurs, et ne nécessitant pas d'élément de filtrage particulier. le circuit, suivant l'invention, comporte - un ensemble de redresseurs alimenté par la tension à mesurer et fournissant une tension moyenne, - une diode Zener alimentée à travers une résistance stabilisatrice à partir de la tension à mesurer et fournissant une tension de ré férence moyenne,/caractérisé en sé en ce qu'il est prévu un montage di!fé- rentiel comprenant au moins deux résistances, alimenté par la tension moyenne et par la tension de référence moyenne, et fournissant une tension proportionnelle à la différence desdites tensions. le pont de résistances est, de préférence, équilibré. L'utilisation d'un pont de résistances équilibré a notamment l'avantage de permettre la comparaison des valeurs moyennes des signaux sans perturber la polarisation des redresseurs à l'aide desquels ces signaux sont élaborés. Par exemple, pour un taux d'harmonique 3 de 10%, l'erreur maximale sur la mesure de la valeur efficace dans ce type de montage peut être divisée par 5. L'invention sera mieux comprise en se référant aux dessins annexés - la fig. 1 représente un schéma de principe du circuit selon l'invention - les fig. 2 et 3 sont des courbes explicatives - la fig. 4 représente un schéma de principe d'une première variante de l'invention selon laquelle la mesure est faite par un appareil indicateur - la fig. 5 représente un schéma de principe d'une deuxième variante de l'invention selon laquelle la mesure est faite par un appareil enregistreur - la fig. 6 représente une variante du schéma de principe de la fig. 5 Le principe de la mesure est le suivant un appareil à redresseur classique indique une valeur u égale à la valeur moyenne U moy. de la tension mesurée, moins une tension de référence constante U réf.: u = U moy - U réf.Dans ce cas, si la tension U à mesurer n'est pas sinusoidale, la valeur u ne correspond plus à la valeur efficace et l'erreur est maximale, même si u est faible. Selon l'invention, des moyens sont prévus pour que l'influence de la forme d'onde n U moy. sur la valeur moyenne U moy. de la tension à mesurer soit sensiblement la même, en valeur absolue, sur la tension de référence U réf. et que soit réalisée la relation u' = (U moy + a U moy) - (U réf + tS U moy) Dans ces conditions, la tension différentielle u' n'est pas influencée par la forme d'onde et reste proportionnelle à la valeur efficace : u' = U moy - U réf moy Ceci est réalisé dans les montages qui vont être décrits ciaprès en relation avec les fig. 1, 4 et 5. Sur les fig. 2 et 3, la courbe 1 représente, en fonction du temps t, l'onde fondamentale, la courbe 2 l'onde harmonique de rang 3. La courbe 3 est la résultante des courbes 1 et 2. La valeur moyenne U moy est la surface dont l'enveloppe est représentée par cette courbe 3. On voit sur la fig. 2 que la valeur moyenne est augmentée de l'alternance c de l'onde harmonique de rang 3 représentée par la courbe 2. la valeur moyenne de deux alternances a et b est nulle. Sur la fig. 3, par contre, la valeur moyenne est diminuée de l'alternance c. Sur la fig. 2, on remarque que la valeur moyenne de la tension de référence U réf est augmentée de deux surfaces hachurées; c'est 11 inverse qui se produit sur la fig. 3. la valeur moyenne de U réf diminue quand la valeur moyenne de U diminue et elle augmente quand la valeur moyenne de U augmente, Dans la fig. i, la tension différentielle u mesurée entre les bornes A et B est élaborée, d'une part par une résistance R1 alimentée à travers une résistance R3 par la valeur moyenne de la tension à mesurer, et d'autre part par une résistance R2 alimentée à travers une résistance R4, par la valeur moyenne de la tension de référence fournie par une diode Zener D5. Une résistance R5 limite le courant dans la diode D5 qui est alimentée par la tension à mesurer issue d'un pont redresseur D1 à D4. les résistances R1 à R5 constituent un montage différentiel. La tension u est mesurée aux bornes A et B à l'aide d'un amplificateur ou d'un voltmètre à faible consommation. Un autre circuit, conforme à l'invention, est illustré par la fig. 4. La mesure, dans ce cas, est faite à l'aide d'un appareil indicateur à faible consommation, tel qu'un galvanomètre. le courant de référence i réf dans le galvanomètre Ga est fourni par la diode Zener D5 à travers la résistance R2. le courant alternatif à mesurer passe, pour une alternance, à travers la diode D1 dans le galvanomètre, et pour l'autre alternance, toujours dans le même sens à travers la diode D2. Un pont de mesure équilibré comportant les résistances R4, R5, R6, (avec R5 = R6), et la résistance du galvanomètre Ga est alimenté, d'une part par la tension alternative à travers les diodes de redressement D1 et D2 et la résistance R1, et d'autre part par la valeur moyenne de la tension de référence prise aux bornes de la diode D5 à travers la résistance R2, et issue de la tension alternative à mesurer appliquée sur les bornes A , B. Pour l'alternance positive, le courant moyen i moy circule par le chemin A C E H F D B à travers la diode D1. Au point E, il se partage en deux, une partie suivant le chemin E F D, l'autre partie suivant le chemin E D ' D. le courant de référence i réf suit les chemins G H E D ' D B et G H F D B. Dans le galvanomètre Ga, le courant résultant est Ki moy - K'i réf moy , K et K' désignant des coefficients constants. Pour l'alternance négative, le courant moyen i moy circule à travers la diode D2 par les chemins B D D' E H F C A et B D F C A. Comme la résistance du pont de mesure, vue de A B , est la même pour les deux alternances, positive et négative, en ce qui concerne le courant i moy , ce courant moyen reste le même, ainsi que le coefficient K. Au contraire, alors que pour l'alternance positive, le courant i réf a une valeur moyenne non nulle, pour l'alternance négative, il a une valeur pratiquement nulle. il en résulte que le courant résultant mesuré par le galvanomètre Ga pour les deux alternances est i = Ki moy - 2- i réf moy. Dans le cas particulier où les quatre résistances du pont de mesure (R4, R5, R6 et la résistance du galvanomètre) sont égales, on peut démontrer que E = 2 w d'où 2 ' d'où i = K (i moy - i réf moy.) le coefficient K étant une constante du montage. Un autre circuit, conforme à l'invention, est illustré par la fig. 5 . La mesure, dans ce cas, est faite à l'aide d'un appareil enregistreur à cadres mobiles. Un pont de mesure équilibré, composé par les résistances fi xes R4R5 et les deux cadres mobiles de l'enregistreur Rg1 Rg2 est alimenté - d'une part,par la tension U1 par l'intermédiaire du pont de redressement D1 à D4 ; la résistance R1 permet de régler le courant dans le pont. - d'autre part, par la diode de référence D5 qui est elle-même alimentée par la tension U2 par l'intermédiaire d'un second pont de redressement D6 à Dg. La résistance R2 permet de régler le courant de référence dans le pont de mesure. la résistance R3 li m; te le cour rant dans la diode D5 . Ces tensions U1 et U2 sont élaborées par un transformateur T à deux enroulements secondaires ; elles sont proportionnelles à la tension alternative U à mesurer. Comme le courant i moy est ici redressé en double alternance, le courant résultant dans le galvanomètre est de la forme i = E (i moy - i réf ioy) Dans la fig. 6, on voit un montage similaire à celui de la fig. 5 comportant en outre une source à courant constant composée d'un transistor Q1 et des résistances R6 , RI. On stabilise ainsi, dtune façon plus précise, l'amplitude du courant de référence. L'invention n'est naturellement pas limitée aux seuls modes de réalisation qui ont été décrits à titre d'exemples et qui sont susceptibles de modifications sans sortir de son domaine. REVENDICTIONS 1/ Circuit à redresseurs pour la mesure d'une tension alternative comportant - un ensemble de redresseurs alimenté par la tension à mesurer et fournissant une tension moyenne, - une diode Zener alimentée à travers une résistance stabilisatrice à partir de la tension à mesurer et fournissant une tension de référence moyenne, caractérisé en ce qu'il est prévu un montage différentiel comprenant au moins deux résistances, alimenté par la tension moyenne et par la tension de référence moyenne, et fournissant une tension proportionnelle à la différence desdites tensions. 2/ Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit montage différentiel est un pont équilibré. 3/ Circuit suivant la revendication 2 caractérisé en ce que ledit pont équilibré est relié à deux ponts de redresseurs, chacun dieux étant alimenté respectivement par un enroulement secondaire d'un transformateur à deux secondaires sur l'enroulement primaire duquel est appliquée la tension à mesurer. 4/ Circuit suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le pont équilibré comporte les deux cadres d'un enregistreur et deux résistances, ledit pont étant alimenté par la tension moyenne d'une part, et par la tension de référence moyenne d'autre part. 5/ Circuit suivant les revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'un transistor et deux résistances formant une source à courant d'amplitude constante sont reliés à la diode Zener, de façon à stabiliser l'amplitude de la tension de référence moyenne issue de cette diode.