Brevet FR2412846A1 — publié le 19790720

L'invention concerne un montage destiné à mesurer l'intensité d'un courant électrique au moyen d'un dispositif de voltmètre avec un organe intégrateur connecté à la suite. La solution proposée est destinée à mesurer un courant dans des réseaux ou circuits électriques où il est souhaitable ou possible d'afficher le courant mesurer sous la forme d'une tension qui lui est proportionnelle. Pour mesurer des courants dans des réseaux et des circuits électriques, il est nécessaire d'utiliser des convertis seurs de courant. Ces convertisseurs séparent le circuit de mesure du potentiel du circuit à haute tension et/ou diminuent la grandeur de mesure dans une proportion qui convienne aux instruments de mesure et relais utilisés. Dans son mode de réalisation classique, le convertisseur de courant comprend un noyau de fer fermé et un enroulement primaire ainsi qu'un enroulement secondaire, le rapport entre les nombres de spires d'enroulement correspondant au rapport de transformation et constituant une mesure pour le degré de réduction de la grandeur mesurée. En vue de réduire la dépense d'appareillage dans ces dispositifs de mesure, ainsi que pour éliminer d'autres problèmes qui sont soulevés par la mise en jeu du convertisseur de courant classique, tels que la détection des courants de court-circuits, la détection des composantes de courant continu de court-circuit, et pour dominer sans risque les intensités de courant, il est connu de faire appel à des voltmètres magnétiques, pour convertir la grandeur mesurée et pour séparer les potentiels (voir brevet DT-PS 609 486). L'utilisation de ces voltmètres magnétiques s'étend, parce que les utilisateurs demandent de plus en plus des grandeurs de mesure et des signaux de mesure de faible puissance. Etant donné les progrès réalisés entre temps dans la constitution de voltmètres exempts de défauts (par exemple brevet DL- 40036 et Revue ETZ A. (1962) volume 83 H 11, pages 349 et suivantes), le problème qui se pose actuellement réside dans une simplification de l'exploitation des -signaux obtenus avec le voltmètre magnétique. Etant donné cependant que-la tension délivrée par le voltmètre magnétique est proportionnelle à la dérivée dans le temps de l'intensité di/dt, les dispositifs de mesure connus présentent, à la sortie du voltmètre magnétique, d'abord un organe d'intégration qui délivre lui-meme à sa sortie, une tension repré- sentative du courant à mesurer. Ces organes intégrateurs consistent toujours en un réseau de capacités et de résistances (SZ 350 710, DT 1 281 545, Wissenschaftliche Zeitschrift der Hochschule für Electrotechnik Ilmenau (1965), ou encore en amplificateurs de mesure intégrateurs (ETZ, édition A 1962, volume 83 H 11, page 355). L'utilisation de montages comportant des capacités présente l'inconvénient suivant : Etant donné que le mesureur de di tension magnétique ne délivre la grandeur prélevée -M di qu'au cours d'une marche à vide, il est nécessaire que l'organe intégra- teur qui suit remplisse largement la condition d'etre conçu pour des valeurs ohmiques élevées ou soit constitué de plusieurs étages pour compenser les erreurs de phase produites lorsqu'on s'écarte de la marche à vide. La tension de sortie de tels organes intégrateurs est généralement très faible. En conséquence, l'exploitation directe des signaux de mesure est difficilement possible. C'est pourquoi on utilise, au lieu d'organes intégrateurs passifs, des amplificateurs intégrateurs électroniques, qui sont constitués, d'une manière connue, comme des intégrateurs de Miller. On se heurte alors à cet inconvénient que dans le cas de sur-intensités ou de variations impor- tantes d'intensité, la tension de sortie du mesureur de tension magnétique devient tellement grande que l'entrée de l'amplificateur intégrateur électronique risque d'être détériorée. En ce qui concerne la résistance d'entrée, les remarques à faire sont les memes que pour l'organe intégrateur à éléments de construction passifs. L'invention a pour but de donner la possibilité de capter et de traiter d'une manière simple les grandeurs de mesure obtenues avec un voltmètre magnétique A cet effet, l'invention propose un organe intégrateur fait de composants passifs, qui permet le passage d'un flux de courant dans le voltmètre magnétique, sans que la grandeur obtenue à partir de l'organe intégrateur soit faussée par rapport à la grandeur primaire d'entrée Dans ce but, le montage de circuits de la présente invention est caractérisé en ce que, à la sortie du voltmètre magnétique, est prévu un montage en série d'une impédance et dtune résistance ohmique, et l'entrée d'un amplificateur, de préférence un amplificateur opérationnel La description ci-après se rapporte à un exemple de réalisation avec référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente le principe du montage d'un circuit pour la mesure de courant au moyen d'un voltmètre magnétique, - la figure 2 montre un montage conforme à la figure 1 mais avec un amplificateur opérationnel monté à la suite Le courant électrique il qui passe dans un conducteur 1 provoque sur le voltmètre magnétique 2 une tension qui est pro- portionnelle à la première dérivée de l'intensité i1 Sous la désignation de voltmètre magnétique, il faut comprendre aussi bien la bobine-Rogowski connue que les dispositifs convertisseurs de courant fonctionnant en marche à vide, avec ou sans noyau magnétique découpé. A la sortie du voltmètre magnétique sont disposées en série une impédance 3 avec un noyau magnétique 4 fonctionnant au-dessous de la saturation, et une résistance de mesure 5 La grandeur de la résistance de mesure est choisie telle que la constante de temps du circuit reste aussi grande que possible. La chute de tension à l'impédance correspond à la différentielle du courant primaire, de manière d'autant plus précise que la résiss tance de mesure 5 est plus faible.En conséquence, le courant passant par l'impédance 3 doit correspondre à l'intégrale dans le temps de la tension de sortie du mesureur de tension magnétique Il régne par conséquent sur la résistance de mesure 5 une tension qui représente l'intensité de courant i1 La position de phase de la chute de tension à la résistance de mesure 5 par rapport à l'intensité de courant il est déterminée par la constante de temps du circuit, qui est obtenue à partir des inductivités du voltmètre magnétique et de l'impédance, d'une part, et de la résistance totale du circuit, d'autre part L'exigence d'un faible décalage de phase peut alors être satisfaite par un dimensionnement à constante de temps élevée, une grande inductivité totale et une faible résistance ohmique Cette condition est remplie au maximum lorsque la résistance de mesure est amenée à 0. Cela est obtenu comme on le voit figure 2 par la mise en servide d'un amplificateur opérationnel 6 Avec un amplificateur opérationnel idéal, la tension entre l'entrée à inversion et l'entrée sans inversion est réglée à zéro Ainsi, le courant dans une résistance d'accouplement de réaction 7 doit correspondre au courant passant par l'impédance 3, compte tenu du fait que le courant d'entrée de l'amplificateur opérationnel est aussi réglé sur zéro! Ainsi on obtient, comme tension de sortie U de l'amplificateur opérationnel 6, une valeur a qui est proportionnelle au courant passant par la résistance à rétroaction 7 et correspond par conséquent au courant i1 Par-une modification de la valeur de la résistance à rétroaction 7, il est possible de réaliser une modification du rapport de transmission de l'ensemble du montage. Le décalage de phase entre tension de sortie U et le courant il pouvant etre a i également influencé de manière simple. En plus du réglage de rapport d'amplitudes en montant aussi, dans le circuit, des résistances aveugles. Etant donné que c'est toujours la tension zéro qui s'applique au point de soudure de l'amplificateur opérationnel indépendamment du courant il, par rapport à l'entrée sans inversion, 1' endommagement de l'amplificateur opérationnel 6 par une sur- tension aux entrées est exclu. REVENDICATION Montage destiné à mesurer l'intensité d'un courant électrique au moyen d'un voltmètre- magnétique avec organe intégra teur à la suite, caractérisé en ce que, à la sortie du voltmètre magnétique (2) on prévoit un montage en série d'une impédance (3) et d'une résistance ohmique (5), ainsi que l'entrée d'un amplificateur (6), de préférence d'un amplificateur opérationnel