Brevet FR2542130A1 — publié le 19840907

'130 La présente invention concerne un transformateur de mesure de courant avec un montage de conducteurs plats, qui comporte au moins deux bandes conductrices en contact thermique, et un noyau magné- tique, deux au moins des bandes conductrices du montage de conduc- teurs plats traversant le noyau magnétique et étant parcourues par des fractions différentes du courant à mesurer, qui produisent une force magnétomotrice de sens opposé dans le noyau magnétique. La demande de brevet PCT/EP n' 82 00225 a proposé un transfor- mateur de mesure de ce type, dans lequel le montage de conducteurs plats forme un enroulement abaisseur à deux conducteurs individuels, qui présentent une résistance relativement peu différente et con- duisent ainsi des courants partiels différents, qui produisent une force magnétomotrice de sens opposé dans un noyau magnétique Les deux doncuteurs individuels sont constitués chacun par un conducteur plat et sont ainsi en contact mécanique et par suite thermique intime, de sorte qu'ils conservent leur rapport de résistance meme à des températures élevées. Dans un transformateur de mesure de même type, connu par le brevet des Etats-Unis N O 2 831 164, l'enroulement primaire est cons- titué par un seul conducteur plat fendu longitudinalement Deux bandes conductrices, séparées par la fente, sont repliées en sens inverse et entourent le noyau magnétique en sens opposé Une dis- tribution du courant indépendante de la température n'est pas garantie car les deux bandes conductrices ne sont pas en contact thermique, de sorte que des erreurs de mesure importantes risquent d'apparaître en particulier dans le cas de courants mesurés de forte intensité. L'invention a pour objet un transformateur de mesure du type précité, dont le montage de conducteurs plats est constitué par un conducteur plat unique assurant un contact thermique entre les deux bandes conductrices, de sorte qu'une liaison électrique problématique entre deux conducteurs individuels est superflue. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le mon- tage de conducteurs plats est constitué par un seul conducteur plat présentant une arête de retournement ou de pliage suivant sa direc- tion transversale; et chacune des deux branches du conducteur plat partant de l'arête de retournement ou de pliage présente deux trous pour le passage du noyau magnétique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue éclatée-d'un transformateur de mesure; la figure 2 est l'élévation latérale d'un conducteur plat; et les figures 3 et 4 représentent diverses variantes d'un transforma- teur de mesure, dont le conducteur plat est usiné dans une pièce de métal, sans pliage. Le conducteur plat électrique 1 est constitué par une bande de tôle, repliée suivant son arête de retournement (arête de pliage) 2, c'est-àdire rabattue de 1800 et présentant la forme d'un U La branche supérieure sur la figure est désignée par 3 et la branche inférieure par 4 Les deux branches 3, 4 sont isolées électriquement par une mince couche isolante 5 et sont en contact thermique intime. Chacune des branches 3, 4 comporte à son extrémité libre une plage de raccordement électrique 6-ou 7 La section du conducteur plat 1 est sensiblement constante sur toute sa longueur, entre les plages 6, 7 Le courant I à mesurer pénètre dans le conducteur plat 1 par la plage 6 et en sort par la plage 7 La branche 3 comporte deux trous 8, 9 et la branche 4 deux trous 10, 11 Ces trous sont disposés de façon qu'après le pliage du conducteur plat 1, les trous 8, 10 et les trous 9, 11 se superposent Un noyau magnétique 12 fermé, simplement schématisé sur la figure, passe dans les trous-8 à 10. Une première branche 13 du noyau magnétique 12 traverse les trous 8, et une seconde branche 14 les trous 9, Il. Dans l'exemple représenté, le transformateur de mesure décrit fonctionne en transformateur d'intensité actif Pour ce faire, un enroulement détecteur 15, disposé sur le noyau magnétique 12, est relié à l'entrée d'un amplificateur 16 dont la sortie est connectée au montage en série d'un enroulement secondaire 17 et d'une charge 18. Le conducteur plat 1 constitue l'enroulement primaire du trans- formateur de mesure On voit que la différence I I 2 des deux 3 25 2542130 courants partiels I 1 et I 2 détermine la force magnétomotrice primaire du noyau magnétique 12, le courant primaire I 1 circulant dans une bande conductrice 19 de la branche 3, qui traverse le noyau magné- tique 12, et le courant partiel I 2 dans une bande conductrice 20 de la branche 4, qui traverse le noyau magnétique 12. Les deux branches 3, 4 du conducteur plat 1 sont identiques pour l'essentiel et ne présentent qu'une légère différence de forme, nécessaire pour produire des courants partiels I 1 et I 2 différents. Pour ce faire, la branche 3 du conducteur plat est munie dans l'exemple représenté d'un trou 21 supplémentaire au voisinage des et entre les trous 8, 9 Ce trou 21 augmente la résistance de la bande conductrice 19 située entre les trous 8, 9 par rapport à celle de la bande conductrice 20 située entre les trous 10, 11, de sorte que la distfibution de courant dans la branche 3 diffère de celle dans la branche 4 Dans l'hypothèse d'une distribution de courant constante, la différence I 1 I 2 est proportionnelle au courant I à mesurer La force magnétomotrice primaire dans le noyau magnétique 12 est par suite proportionnelle aussi au courant I. Une distribution de courant indépendante de l'intensité du cou- rant I à mesurer est garantie dans le conducteur plat 1 par le fait que les deux branches 3, 4 de ce dernier présentent sensiblement la même forme et sont en contact thermique intime, de sorte qu'une pré- cision de mesure très élevée est obtenue. La compensation de la force magnétomotrice primaire s'effectue de façon connue par un courant i circulant dans l'enroulement secon- daire 17 et commandé par l'amplificateur 16 dans une boucle de régulation, de façon que la tension induite dans l'enroulement détec- teur 15 s'annule. Le degré d'asymétrie de la distribution de courant dans les branches 3, 4 du conducteur plat détermine le coefficient de propor- tionnalité entre le courant I à mesurer et le courant secondaire i. L'asymétrie nécessaire peut aussi être obtenue par d'autres moyens que le trou 21, tels qu'un enlèvement de matière sur les bords d'une des branches 3, 4 du conducteur plat 1 ou qu'une taille du trou 8 différente de celle du trou 9. Les trous 8, 9 ou 10, 11 de chaque 'branche 3, 4 vue suivant l'axe l'ongitudinal du conducteur plat i sont avantageusement disposés c 6 te à cote et divisent ainsi la branche considérée en trois bandes conductrices 19, 22, 23 ou 20, 24, 25 géométriquement et électriquement en parallèle, dont la branche médiane 19 ou 20 traverse-le noyau magnétique 12 Il en résulte une disposition pratiquement symétrique, qui entraîne une précision de mesure élevée et une-grande insensibilité aux influences de champs parasites exté- rieurs. Les trous 8 à 11 sont de préférence constitués par une partie circulaire par exemple, traversée par le noyau magnétique 12, et avantageusement par une fente longitudinale 26 étroite Ces fentes longitudinales 26 stabilisent la distribution de courant lors de l'échauffement du conducteur plat 1 et augmentent la résistance des bagues de court-circuit agissant sur le noyau magnétique 12, et constituées par les trous 8 à 11, de sorte que la sensibilité du montage est augmentée. Pour la compensation de l'erreur angulaire, la bande conduc- trice 23 de la branche 3 par exemple est avantageusement reliée magnétiquement à la bande conductrice 25 voisine de la branche 4 par n élément ferromagnétique 27, par rapport auquel elle est isolée électriquement L'élément 27 permet un équilibrage fin de la phase et est avantageusement réalisé sous forme d'un étrier enfi- chable. La forme du conducteur plat primaire replié peut être obtenue directement aussi par usinage d'une pièce de fonderie ou d'une pièce filée Cette solution convient particulièrement bien pour la pro- duction de transformateurs précis pour courants d'intensité élevée, à l'aide de machines-outils automatiques. La figure 3 représente un exemple de réalisation simple d'un tel conducteur plat 28 Les pièces identiques ou produisant la même action que celles des figures 1 et 2 portent les mêmes références sur la figure 3 Le conducteur plat 28 est constitué par un parallé- lépipède métallique bon-conducteur, qu'une fente 29-divise en deux branches 3 et 4, et dont la forme et le fonctionnement correspondent à ceux du conducteur plat 1 replié selon figure 1 Les deux branches 3 et 4 sont reliées par la couche d'isolation électrique 5 à bonne conductionthermique Afin d'améliorer la compensation thermique même entre les deux plages 6 et 7, les deux branches 3 et 4 sont superposées avec symétrie par rapport à l'arête de retournement 2. Le raccordement s'effectue soit par enfichage des plages 6, 7 dans une pièce femelle correspondante, soit par vissage des conducteurs , de préférence au moyen d'un seul boulon 31, les deux conduc- teurs 30 étant alors serrés sur les plages 6 et 7 avec la même pres- sion d'application Des douilles 32 appropriées isolent le bouton 31 des pièces parcourues par le courant. La couche isolante 5 à insérer dans la fente 29 est avantageu- sement constituée par une t 8 le d'aluminium anodisée double face. Une transmission thermique particulièrement bonne est ainsi garantie entre les branches 3 et 4. La fonction du conducteur plat 28 selon figure 3 est identique à celle du conducteur plat 1 plié mécaniquement selon figure 1 Dans cette disposition du conducteur plat 28 primaire, l'enroulement détecteur 15 et l'enroulement secondaire 17 entourent les deux bran- ches 13 et 14 du noyau magnétique 12 fermé, chacun avec la moitié du nombre de spires Les enroulements 15 et 17 sont logés dans les paires de trous 8, 9 et 10, 1 l superposés des branches 3 et 4 (le trou 10 situé au-dessous du trou 8 est masqué sur la figure 3) Les condi- tions de force magnétomotrice du noyau magnétique 12 sont les mêmes que celles précédemment décrites pour le conducteur plat 1 replié selon figure 1. La figure 4 représente un autre exemple de conducteur plat 33 usiné dans une pièce de fonderie ou une pièce filée, et dans lequel les branches 3 et 4 entourent les enroulements 15 et 17 disposés sur le noyau magnétique 12, et une ouverture 34 parallèle à l'arête de retournement 2 est prévue pour le logement des enroulements. Cette solution présente l'avantage suivant: le champ magnétique entre les branches 3 et 4 est sensiblement réduit aux points de passage de la ou des branches 13, 14 du noyau magnétique 12, de sorte qu'une saturation locale de ce dernier est pratiquement évitée. 6 2542130 La compensation thermique entre les branches 3, 4 peut de nouveau être complétée par coulée dans l'ouverture 34 d'une masse isolante à bonne conductibilité thermique Contrairement au cas des conduc- teurs plats 1 ou 28 (figure 1 ou 3), les trous 8 à Il de logement du noyau magnétique 12 sont rectangulaires Des réductions de sec- tion 37 et 38 des conducteurs sont en outre prévues dans les deux branches 3 et 4, afin de faire dépendre la distribution du courant I à mesurer dans le conducteur plat 33 des variations des résis- tances de contact entre les conducteurs de raccordement et les plages 6, 7, et par suite des distributions de courant et des tempé- ratures différentes entre les plages 6 et 7. Une vis ferromagnétique 35 est en outre prévue pour l'équilibrage de l'angle de phase; pénétrant plus ou moins dans un trou (non repré- senté) entre les branches 3 et 4 ou dans un trou 36 d'une des branches du conducteur plat 33, elle influence la composant inductive de l'impédance d'une des bandes conductrices traversées *par les branches du noyau magnétique 12 de façon qu'aucune différence de phase n'existe pratiquement entre la force magnétomotrice totale dans le noyau magnétique 12 et le courant I à mesurer. Dans les transformateurs de mesure décrits, les conditions magnétiques peuvent toujours être encore plus favorables quand l'en- roulement détecteur 15 et l'enroulement secondaire 17 sont disposés non pas sur les branches 13 et 14, mais chacun par moitié en haut et en bas de la branche transversale du noyau magnétique 12. L'enroulement détecteur 15 peut être supprimé quand l'entrée de l'amplificateur 16 est reliée à un capteur qui détecte par exemple le champ magnétique dans un entrefer du noyau magnétique 12. Le transformateur de mesure décrit peut également être utilisé en transformateur à codage temporel selon le principe du brevet suisse N O 618 043 Les pièces 15 à 18 sont alors supprimées, une force magnétomotrice de référence alternative est superposée par un enroulement de préaimantation à la force magnétomotrice primaire du noyau magnétique 12, et un capteur de champ magnétique disposé dans un entrefer du noyau magnétique 12 détecte les instants de passage par zéro du champ magnétique résultant. 25421 30 Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. _ B 8 2542130 Revendications 1. Transformateur de mesure d'un courant avec un montage de con- ducteurs plats, qui comporte au moins deux bandes conductices en contact thermique, et un noyau magnétique, deux au moins des bandes conductrices du montage de conducteurs plats traversant le noyau magnétique et étant parcourues par des fractions différentes du courant à mesurer, qui produisent une force magnétomotrice de sens opposé dans le noyau magnétique, ledit transformateur étant caractérisé en ce que le montage de conducteurs plats est constitué par un seul conducteur plat ( 1; 28; 33) présentant une arête de retournement ou de pliage ( 2) suivant sa direction transversale; et chacune des deux branches ( 3; 4) du conducteur plat ( 1; 28; 33) partant de l'arête de retournement ou de pliage ( 2) présente deux trous ( 8; 9 ou 10; 11) pour le passage du noyau magnétique ( 12). 2 Transformateur de mesure selon revendication 1, caractérisé en ce que les deux branches ( 3; 4) du conducteur plat ( 1) sont iso- lées électriquement et en contact thermique intime. 3 Transformateur de mesure seion une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux branches ( 3; 4) ne diffèrent pour l'essentiel que par un écart de:forme ( 21) nécessaire pour l'obten- tention de courants partiels différents (I 1; I 2) - 4 Transformateur de mesure selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux trous ( 8; 9 ou 10; 11) de chaque branche ( 3; 4) vue suivant l'axe longitudinal du conducteur plat ( 1) sont disposés c 6 te à c 6 te et divisent la branche ( 3; 4) en trois bandes conductrices géométriquement et électriquement parallèles ( 19; 22; 23 ou 20; 24; 25), dont la bande médiane ( 19 ou ) traverse le noyau magnétique ( 12). Transformateur de mesure selon revendication 4, caractérisé-en ce que les trous ( 8 à 11) sont constitués par une partie que tra- verse le noyau magnétique ( 12) et par une fente longitudinale ( 26) qui stabilise la distribution de commande et augmente-la résistance du dircuit autour des trous ( 8 à 11). 6 Transformateur de mesure selon une quelconque des revendications -35 1 à 5, caractérisé en ce que pour la compensation de l'erreur angu- 9 25421 30 laire, une des bandes conductrices ( 23) d'une branche ( 3) est reliée par un élément ferromagnétique ( 27; 35) à une bande conduc- trice voisine ( 19 ou 25) de la même branche ( 3) ou de l'autre branche ( 4). 7 Transformateur de mesure selon une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que le conducteur plat ( 1) est plié transversalement. 8 Transformateur de mesure selon une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que le conducteur plat ( 28; 33) est constitué par une pièce de fonderie ou une pièce filée. 9 Transformateur de mesure selon revendication 8, caractérisé en ce qu'une ouverture ( 34) parallèle à l'arête de retournement ( 2) est prévue dans le conducteur plat ( 33) pour le logement d'un enroulement électrique ( 15; 17) au moins.