Brevet FR2291591A1 — publié le 19760611

La présente invention concerne un circuit magnétique destiné à un détecteur de courant, et plus particulièrement à un transformateur différentiel susceptible de détecter une différence entre les courants passant dans deux conducteurs. Elle concerne aussi le détecteur ou le transformateur différentiel réalisé en utilisant un tel circuit magnétique. Un transformateur différentiel est constitué par un circuit magnétique fermé dans lequel deux circuits électriques primaires induisent chacun un flux d'induction. Le sens de l)enroulerent et le nombre de spires de chaque circuit électrique primaire est tel qu'ils induisent chacun un flux de sens opposé, et de sêse valeur absolue pour une valeur normale de l'intensité de chacun des courants. Le flux total est alors nul dans le circuit magnétique et aucun courant n'est induit dans l'enroulement secondaire relié à WL ins- triment de mesure. Si au contraire il se produit un déséquilibre dans les courants primaires, un flux d'induction différentiel circule dans le circuit magnétique, et une tension ou un courant appas rait dans le circuit secondaire. Habituellement les circuits magnétiques des transformateurs différentiels sont constitués par des tores réalisés par enroulement en spirale d'une bande métallique, avec interposition d'une couche isolante entre chaque spire pour réaliser un circuit feuilleté. Un tel tore est représenté par la figure 1 annexée où les conducteurs 1 et 2 formant les circuits primaires entourant le tore proprement dit 3 sur lequel est également enroulé le circuit secondaire 4 relié à l'instrument de mesure. Ces circuits donnent toute satisfaction pour les utilisations usuelles mais se prêtent mal à une miniaturisation qui est de plus en plus recherchée dans les équipements actuels.En outre, ces tores ne permettent pas d'atteindre le maximum de sensibilité de détection, car ils ne permettent pas d'obtenir des circuits magnétiques présentant le minimum de réluctance pour le passage d 'un flux d'induction maximum à partir d'une force magnétomotrice déterminée. On notera tout d'abord que lorsque l'on veut obtenir des tores de très petites dimensions, on se heurte à des contraintes mécaniques qui obligent à utiliser pour l'enroulement des bandes d'épaisseur plus faible que ne l'exigeraient les conditions de fonc tionaement, et notamment la fréquence des courants utilisés. Il en résulte alors un feuilletage excessif du noyau magéntique qui gêne la dispersion de la chaleur. Ceci est d'autant plus marqué que le cheminement de la chaleur vers l'extérieur oblige à traverser les couches électriquement isolantes séparant les spires, et ces couches sont également therviquement isolantes. On constate également que dans un circuit magnétique en forme de tore, il ne peut y avoir qu'une fenAtre et celle-ci est obligatoirement ronde. Il y a donc dans une telle réalisation des zones vides qui, stajoutant à la forme générale cylindrique de l'ensemble, conduisent à un encombrement total excessif dans beaucoup d'applications. On constate enfin que la section offerte au pansage du flux magnétique par un circuit en forme de tore est obligatoirement constante ce qui ne permet pas nécessairement la meilleure répartition des lignes de force. De même la forme circulaire donne au circuit magnétique un encombrement transversal inutile et augmente la longueur, donc la réluctance, du circuit. L'invention remédie à ces inconvénients par un circuit magné- tique d'encombrement et de poids particulièrement réduit, de réluctance améliorée et facilitant la dispersion de la chaleur. Selon l'invention, le circuit est constitué par un bloc prismatique, à au moins un orifice, réalisé au moyen de plaques minces découpées en forme de la section de l'orifice, et empilées perpendiculairement à la direction Selon une forme particulière/de l'invention, la forme donnée aux orifices est l'enveloppe extérieure des fils primaires et secondaires devant passer dans cet orifice. Le détecteur de courant, ou transformateur différentiel, réalisé selon l'invention est constitué par un circuit magnétique tel que défini ci-dessus, et il comporte une portion de circuit électrique primaire et une portion de circuit électrique secondaire dé3à passés l'un et l'autre dans les orifices convenables du circuit magnétique et destinés à être raccordés au circuit à contrôler et au circuit des appareils de mesure. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à des modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemples et représentés par les autres dessins annexés. La figure 2 est une vue perspective agrandie d'un transformateur différentiel réalisé selon l'invention. Les figures 3 et 4 illustrent diverses formes que l'on peut donner aux orifices des circuits magnétiques selon le nombre et les dimensions relatives des conducteurs qui doivent passer dans ces orifices. En se référant à la figure 2, on retrouvera, comme sur la figure 1, les conducteurs 1 et 2 constituant le circuit primaire. Le circuit magnétique 10 est ici constitué par un empilage de plaques Il séparées les unes des autres par des couches minces électriauement isolantes. Chaque plaque Il présente deux fenêtres découpées oblongues 12 dont la superposition forme deux orifices traversant le circuit magnétique 10 en forme de bloc prismatique. Les conducteurs 1 et 2 sont engagés dans ces orifices, de même que le circuit électrique secondaire 4 qui forme une boucle autour du noyau intérieur du circuit 10. La figure 3 montre mieux la forme des ouvertures 12 dans lesquelles sont engagés les conducteurs 1, 2 et 4. La figure 4 montre une variante de réalisation, utilisant trois fils pour les circuits primaires et trois fils pour le circuit secondaire; ici le découpage des fenêtres est particulièrement adapté à la forme de l'ensemble des conducteurs qui les traversent, et le découpage extérieur des plaques est lui-m8me adapté à la forme des ouvertures intérieures. On vqit ici, en pSrticulier sur les figures 9 et 4, que les zones vides autour des conducteurs ont pratiquement disparu, ce qui constitue un premier gain d'encombrement. En outre la section offeru te au passage du flux magnétique est variable, ce qui permet l'épanouissement des lignes de force dans le circuit et un gain de flux d'induction pour une même force magnétomotrice ou, inversément, ne nécessite qu'une force magnétomotrice réduite pour obtenir un flux d'induction déterminés On notera encore, dans les dispositions qui viennent d'être décrites, que si les fréquences utilisées le permettent, on pourra facilement utiliser des plaques 11 relativement épaisses, ce qui limitera les couches isolantes et permettra une meilleure diffusion de la chaleur. Cette diffusion est d'ailleurs encore facilitée par le fait que les couches isolantes sont parallèles au trajet des calories, chacue plaquette il faisant en quelque sorte fonction d'ailette de radiateur. il sera donc possible d'accepter, par rapport aux dispositions usuelles à tore, un plus grand dégagement de chaleur par le passage du courant dans les conducteurs traversant le circuit, c'est à dire que l?on pourra réduire la section des conducteurs élec .triques, donc la section des orifices de passage et la longueur des lignes de force magnétiques dans le circuit, ce qui procurera un nouveau gain de poids et d'encombrement. Bien entendu, l'invention n'est p s strictement limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits à titre d'exemples, mais elle couvre également les modes de réalisation qui nten différeraient que par des détails. C'est ainsi que l'on pourrait également envisager un circuit magnétique avec une seule ouverture intérieure, une encoche ouverte formée sur la tranche du bloc prismatique permettant un deuxième passage des conducteurs sans aaillie excessive. Enfin, les exemples décrits se rapportaient tous à des transformateurs différentiels avec deux conducteurs formant les circuits primaires; l'invention s'applique également au cas d'un simple détecteur de courant avec un seul circuit primaire, le circuit secondaire de mesure traduisant l'existence ou l'absence d'un courant dans le circuit primaire. R$TBNDICkgIONS 1/ Circuit magnétique pour détecteur de courant ou transformateur différentiel destiné à entre traversé par au moins un circuit primaire du ou des courants à détecter et au moins une boucle secondaire dans laquelle on recueille le signal induit, caractérisé par le fait qu'il est constitué par un bloc prismatique à au moins un orifice, réalisé au moyen de plaques minces découpées en forme de la section de l'orifice dt empilées perpendiculairement à la direction de l'orifice. 2/ Circuit magnétique selon revendication 1, à un orifice, caractérisé par le fait qu'il comporte également une encoche ouverte de même direction que l'orifice intérieur, et formé sur une paroi latérale du bloc0 3/ Circuit magnétique selon revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte deux orifices de directions parallèles. 4/ Circuit magnétique, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la forme des orifices représente l'enveloppe extérieure de l'ensemble des fils primaires et secondaires engagés dans l'orifice. 5/ Détecteur de courant ou transformateur différentiel destiné à être incorporé à au moins un circuit primaire dans lequel circule le ou les courants à détecter, et à au moins un circuit secondaire dans lequel on recueillera le signal induit, caractérisé par le fait qu'il comporte un circuit magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, et qu'il comporte une portion de circuit électrique primaire et une portion de circuit électrique secondaire déjà engagés l'un et l'autre dans le circuit magnétique et destinés à être raccordés aux circuits à contrôler et au circuit des appareils de mesure.