Brevet FR2348498A1 — publié le 19771110

L'invention, due à la collaboration de Messieurs Gérard PERRISSIN FABERT et Jean-Paul ROBOT, est relative a un shunt coaxial pour la mesure de fortes intensités de courant, comprenant un élément résistant à barreaux allongés, parallèles à l'axe longitudinal du shunt, en matériau de résistivité déterminée à faible coefficient de température, et circonférentiellement répartis selon une cage coaxiale audit axe, munie de moyens d'amenée de courant, et d'un organe de prise de tension. Selon un dispositif connu du genre mentionné, la totalité des barreaux allongés de ladite cage est parcourue par des courants de même sens engendrant des forces électrodynamiques d'attraction entre les barreaux adjacents Pour la mesure de fortes intensités de courant, supérieures à 50 k? par exemple, l'action de ces forces provoque des déformations longitudinale et radiale des barreaux malgré l'agencement dtune pluralité d'entretoises isolantes échelonnées le long de l'axe longitudinal. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de réaliser un shunt coaxial compact, résistant à des courants supérieurs à 60 kA et ayant un coefficient de self-induction faible approprié à un temps de réponse très court. Le shunt est caractérisé par le fait que ladite cage comporte deux groupes de barreaux imbriqués les uns dans les autres et parcourus par des courants de sens opposés. Les barreaux de chaque groupe sont connectés en parallèle et un organe de courtcircuit assure la jonction électrique entre lesdits groupes de manière àfaire circuler des courants de sens opposés dans deux barreaux adjacents. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, les moyens d'amenée de courant comportent des conducteurs tubulaires externe et interne, coaxiaux audit axe longitudinal, et séparés par un intervalle annulaire de logement des barreaux de ladite cage. L'organe de prise de tension coopère avec deux plaques de mesure de la différence de potentiel aux bornes de ladite cage, chaque plaque étant en contact électrique avec les barreaux du groupe associé et isolée l'une de l'autre par un moyen d'isolement. Les plaques de mesure et l'organe de court-circuit sont avantageusement agencés aux extrémités opposées de ladite cage. Selon une variante de réalisation de l'invention, ledit organe de prise de tension est associé à un circuit imprimé muni de deux zones de contact isolées l'une de autre et reliées respectivement aux barreaux des groupes associés. Il est constitué par un disque coaxial à l'axe longitudinal, les zones de contact, agencées au voisinage de la périphérie de chacune des faces du disque, sont connectées respectivement à deux collecteurs centraux par des brins conducteurs radiaux alternés formant des boucles planes élémentaires. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de ltexposé qui va suivre de deux modes de mise en oeuvre de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels la figure l est une vue en élévation, en coupe axiale d'un shunt coaxial, selon l'invention; la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, montrant une variante de réalisation selon l'invention; la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III- III de la figure l; la figure 4 est une coupe selon la ligne IV-rV de la figure 2 et montrant le circuit imprimé. En se reportant aux figures 1 et 3, un shunt coaxial, destiné à la mesure de fortes intensités de cornant, comprend un élément résistant, désigné par le repère général 10, en matériau de résistivité déterminée, à faible coefficient de température, notamment le constantan ou le manganine, muni de barreaux allongés, de section circulaire, s'étendant parallèlement à l'axe XX' longitudinal du shunt, et régulièrement répartis selon une cage li cy lindrique, coaxiale à l'axe XX'. La cage ll comporte deux groupes A et B de barreaux 12, 14 respectivement, en nombre égal, imbriqués les uns dans les autres, et supportés par des entretoises 16, 18, 20, 22 annulaires, en matériau isolant.Un dispositif d'alimentation 24, associé à ltélément résistant 10, est muni de deux conducteurs d'amenée 26, 28 de courant, constitués par des tubes coaxiaux, en matériau bon conducteur, séparés l'un de l'autre par des bagues 30, 32 isolantes. Le corps externe du shunt comporte un fourreau 34 cylindrique, en matériau conducteur, agencé coaxialement autour de la cage 11, et assujetti par ses extrémités à deux flasques 36, 38 annulaires, échelonnés perpendiculairement le long de l'axe XX', le flasque 36 cté alimentation étant raccordé mécaniquement et électriquement au conducteur 26 d'amenée de courant. L'autre flasque 38, côté mesure est en contact électrique au point 39 avec les barreaux 14 connectés en parallèle du groupe B de la cage 11, et un organe de court-circuit 40, accolé à l'entretoise 16 isolante côté alimentation, et isolé par rapport aux conducteurs 26, 28 d'amenée de courant, sert de jonction électrique entre les barreaux imbriqués 12, 14 des groupes A et B. Un anneau collecteur 42 de courant, solidaire de l'entretoise isolante 22 côté mesure, est associé aux barreaux 12 du groupe A à l'opposé de l'organe de court-circuit 40, et est connecté électriquement au conducteur 28 d'amenée de courant par des moyens d'assemblage 44, 46.Deux plaques de mesure 48, 50, en matériau conducteur, intercalées entre l'anneau collecteur 42 et le flasque 38 avec interposition d'éléments isolants 52, 54, 56, sont en contact électrique respectivement avec les extrémités des barreaux 12, 14, disposées du cô- té mesure, et correspondant à ltentrée et à la sortie de la cage 11. Une gaine 57 auxiliaire, en matériau isolant isole les barreaux 14 de l'anneau collecteur 42 et de la plaque de mesure 48.Une prise coaxiale 58, à conducteur interne soudé à la plaque de mesure 48 et à embase assujettie à la plaque de mesure 50 juxtaposée, peut être branchée à un appareil de mesure (non représenté), notamment un voltmètre ou un oscilloscope, pour la mesure de la différence de potentiel entre les deux plaques 48, 50 raccordées à la cage ll de résistance R déterminée et parcourue par le courant I à mesurer. Deux pattes 60, 62 de levage pour la manutention du shunt sont associées aux flasques 36, 38, ce dernier comprenant d'autre part des vis de fixation 64, munies de douilles 66 isolantes, pour l'assemblage et le positionnement de l'entretoise 22, de l'anneau collecteur 42, et des plaques de mesure 48, 50 à la surface interne dudit flasque 38. Lors de la mise en service du shunt selon les figures 1 et 3, le parcours du courant I à mesurer est le suivant : conducteur d'amenée 26, flasque 36, fourreau 34, flasque 38, conducteurs 14 connectés en parallèle du groupe B de la cage 11, organe de court-circuit 40, conducteurs 12 en parallèle du groupe A, an- neau collecteur 42, et conducteur d'amenée 28. L'imbrication des barreaux 12, 14 des deux groupes A et B parcourus par des courants de sens opposés (voir fig. 2), et la présence du fourreau externe 34 et du conducteur 28 interne provoquent des forces électrodyna- miques radiales de sens alternés centripète et centrifuge sur les barreaux 12, 14. Selon la variante de réalisation, illustrée à la figure 2, le module des forces électrodynamiques exercées sur les barreaux de la cage 11 est réduit. Les mêmes repères sont employés pour désigner des pièces analogues ou identiques à celles des figures 1 et 2, et pour des raisons de clarté de l'exposé, ces pièces ne seront plus décrites en détail par la suite. Le dispositif d'alimentation 24 à conducteurs 28, 26 coaxiaux, est agencé à ltextérieur de la cage 11 à barreaux 12, 14 imbriqués, n' utilisant que deux entretoises 18, 22 isolantes et un seul flasque 36 côté alimentation. Un élément isolant 70 est intercalé entre l'anneau collecteur 42 et le flasque 36, et un châssis 72, fixé sous la cage 11 à organe de court-circuit 40 et au flasque 36, supporte ltensemble du shunt.Les deux plaques de mesure 48, 50 des figures 1 et 3, nécessaires pour la mesure de tension aux bornes de la cage 11, sont remplacées par un circuit imprimé 74 en forme de disque à double face, associé aux jonctions 76, 78 respectives des barreaux 12, 14, et relié à une prise de mesure 58 par un câble 80 coaxial gainé par un tube 82 en cuivre. Le circuit imprimé 74, montré en détail à la figure 4, est constitué par un support isolant 84 discoidale, comprenant deux zones de contact 86, 88, à la périphérie de chacune de ses faces 85, 87, et munies de dents imbriquées séparées par un intervalle 90 d'isolement en forme de labyrinthe. Les barreaux 12, 14 des groupes A, B traversent respectivement les zones de contact 86, 88, de manière que deux dents adjacentes soient traversées par des courants de sens opposés.La totalité des dents des zones de contacts 86, 88 associées aux barreaux 12, 14 de la cage 11, sont reliées électriquement à deux collecteurs 92, 94 respectivement, par des brins 96, 98 radiaux, en matériau conducteur, imbriqués les uns avec les autres sur la même face 85 du support 84, le collecteur 94 et des prolongements (indiqués en pointillé) des brins 98 étant agencés sur la face opposée 87. La tresse du câble coaxial 80 est soudée au collecteur 92, et son conducteur interne est connecté au plot 100 central du collecteur 94. Le fonctionnement du shunt selon les figures 2 et 4, découle de la description précédente, le trajet du courant I étant indiqué par les flèches : conducteur d'amenée 26, flasque 36, barreaux 14 du groupe B, organe de court-circuit 40, barreaux 12 du groupe A, anneau collecteur 42, conducteur d'amenée 28. La mesure de la différence de potentiel, image du courant I à mesurer, est effectuée aux bornes de la prise 58 connectée aux collecteurs 92, 94 du circuit imprimé 74. I1 subsiste entre les barreaux adjacents des forces électrodynamiques de répulsion ayant des résultantes radiales à sens centrifuge et de faible intensité. L'invention n'est bien entendu nullement limitée aux modes de mise en oeuvre plus particulièrement décrits et représentés aux dessins annexés, mais elle s'détend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences mécaniques et électriques. REVENDICATIONS 1. Shunt coaxial pour la mesure de fortes intensités de courant, comprenant un élément résistant à barreaux allongés, parallèles à ltaxe longitudinal du shunt, en matériau de résistivité déterminée à faible coefficient de température, et circonférentiellement répartis selon une cage coaxiale audit axe, munie de moyens d'amenée de courant, et dTun organe de prise de tension, caractérisé par le fait que ladite cage comporte deux groupes de barreaux imbriqués les uns dans les autres et parcourus par des courants de sens opposés. 2. Shunt coaxial selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'amenée de courant comportent des conducteurs tubulaires externe et interne, coaxiaux audit axe longitudinal et séparés par un intervalle annulaire de logement des barreaux de ladite cage. 3. Shunt coaxial selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les barreaux de choeundesdits groupes sont connectés en parallèle, et qu'un organe de court-circuit assure la jonction électrique entre lesdits groupes de manière à faire circuler des courants de sens opposés dans deux barreaux adjacents. 4. Shunt coaxial selon la revendication 1, 2 ou 5, caractérisé par le fait que ledit organe de prise de tension coopère avec deux plaques de mesure de la différence de potentiel aux bornes de ladite cage, chaque plaque étant en contact électrique avec les barreaux du groupe associé et isolée l'une de l'autre par un moyen d'isolement. 5. Shunt coaxial selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdites plaques de mesure et ledit organe de court-circuit sont agencés respectivement aux extrémités opposées de ladite cage. 6. Shunt coaxial selon la revendication 1 ou 3, caracté- risé par le fait que ledit organe de prise de tension est associé à un circuit imprimé muni de deux zones de contact isolées l'une de autre et reliées respectivement aux barreaux des groupes associés, 7. Shunt coaxial selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit circuit imprimé est un disque coaxial audit axe longitudinal, et que lesdites zones de contact sont agencées au voisinage de la périphérie de chacune des faces du disque, et connectées respectivement à deux collecteurs centraux par des brins conducteurs radiaux. 8. Shunt coaxial selon la revendication 7, caractérisé par le fait que lesdits brins sont imbriqués les uns dans les autres sur une même face du disque tels que deux brins adjacents forment une boucle élémentaire plane associée aux zones de contact et collecteurs conjugués.