Brevet FR2564594A1 — publié le 19851122

CAPTEUR DE COURANT A NOYAU AMAGNETIQUE L'invention est relative à un capteur de courant comprenant un noyau torique en un matériau amagnétique, un bobinage primaire constitué par un conducteur traversant ledit noyau, un bobinage secondaire constitué par un enroulement bobiné sur le noyau et un écran magnétique entou- rant extérieurement le noyau avec le bobinage secondaire. Les capteurs amagnétiques du genre mentionné ne sont pas sensibles aux phénomènes de saturation magnétique, mais ils délivrent un signal rela- tivement faible. Ils sont couramment utilisés dans les systèmes élec- troniques de surveillance ou de protection, notamment en basse tension, mais leur utilisation en moyenne et en haute tension pose des problèmes de parasites, dont le niveau peut atteindre celui du signal. La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un cap- teur de courant amagnétique, dont le niveau de bruit est faible, notam- ment dans des installations à moyenne ou haute tension. Le capteur selon la présente invention est caractérisd en ce qu'il comporte un écran électrostatique en un matériau conducteur amagngtique, interposé entre le conducteur primaire et le noyau amagngtique avec le bobinage secondaire. L'écran magnétique extérieur constitue un blindage qui permet de s'af- franchir des perturbations externes, notamment de toute induction para- site extérieure. Il a néanmoins Eté constaté que ce blindage extérieur est insuffisant et que le signal délivré par le capteur varie avec la tension appliquée au capteur. Par l'adjonction d'un écran électrosta- tique selon l'invention, il est possible d'éliminer cette perturbation du signal délivré par le capteur de courant et d'obtenir un signal de mesure fidèle, même dans les installations à haute tension. L'9tude de ce phénomène indique que son origine est due à la capacité existant entre le conducteur primaire et la couche externe du bobinage secondaire, ce qui explique l'efficacité de l'écran électrostatique. Il est avantageux de relier l'écran électrostatique d la terre ou à la masse pour éviter tout potentiel électrique dans la zone de mesure. L'écran magnétique est de préférence une virole cylindrique en un maté- riau à forte perméabilité magnétique, à l'intérieur de laquelle est logé le noyau torique portant le bobinage secondaire. L'écran électro- statique conducteur présente une très faible perméabilité et peut être en cuivre ou en aluminium ou en tout autre matériau approprié. Diffé- rentes structures d'écran sont concevables, notamment une pièce rigide disposée partiellement ou totalement autour du noyau avec son bobinage ou un bandage conducteur enveloppé autour du noyau et de son bobinage ou encore une simple couche conductrice, par exemple une peinture ou un dép8t conducteur. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de deux modes de mise en oeuvre de l'in- vention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés au dessin annexé, dans Lequel: la figure 1 est une vue en élévation d'un capteur selon l'invention, la figure 2 est une coupe suivant la ligne IIII de la figure 1, Les figures 3 et 4 sont des vues analogues à celles des figures 1 et 2, illustrant une variante de réalisation. Sur les figures un noyau 10 en un matériau amagnétique en forme de tore est traversé axialement par un conducteur 12 parcouru par le courant à mesurer. Le conducteur 12 appartient à une installation, notamment un tableau ou un appareil moyenne tension ou haute tension et constitue l'enroulement primaire à un seul passage du capteur. Cet enroulement primaire peut comporter plusieurs passages d'une manière bien connue en soi. Sur le noyau torique 10 est enroulé un bobinage secondaire 14 ayant des fils de connexion 16. Le noyau 10 et le bobinage 14 sont disposés coaxialement à l'intérieur d'un écran 18,en.forme de virole- cylindrique, qui les enveloppe à faible jeu en débordant latéralement de part et d'autre. L'écran 18 est en un matériau à forte perméabilité magnétique du genre ferrosilicium ou mumgtal et constitue un blindage extérieur du capteur. Sur les figures I et 2 l'ensemble noyau 10, bobinage 14 et écran 18 est enveloppé d'une gaine isolante 20, par exemple constituée d'une bande enroulée à chevauchement autour de l'ensemble. Un écranintérieur 22 en forme d'anneau présente une gorge externe 24 en V, dans laquelle est logé le noyau 10 avec le bobinage 14. Le profil du fond de lagorge 24 correspond à celui du noyau 10 qui vient se plaquer au fond de la gorge 24. Les flancs en V de la gorge 24 s'étendent jusqu'au voisinage de l'écran extérieur 18, qui obture quasi totalement la gorge 24 avec interposition de la gaine isolante 20, qui épouse le profil de lagorge 24. Le montage de l'écran intérieur 22 sur le noyau 10 peut être réalisé par déformation ou par assemblage de pièces complémentaires ou de toute autre manière. L'écran intérieur 22 est en un matériau conducteur ama- gnétique ou à très faible permeabilité, tel que le cuivre ou l'aluminium et il constitue un blindage électrostatique, avantageusement mis à la masse ou à la terre et intercalé entre le conducteur primaire 12 et 1' extérieur du bobinage secondaire. Des essais ont montré que ce blindage 22 permet d'obtenir un signal aux bornes 16 du bobinage secondaire 14 quasi indépendant de la tension du courant parcourant le conducteur 12. L'ensemble peut être enrobé dans une matière isolante moulée et il est clair que l'isolation par la gaine 20 peut être réalisée d'une manière différente, notamment par enrobage. La forme toriqueestlaplus usuelle mais l'écran électrostatique selon l'invention est utilisable avec des tores ou anneaux aplatis, ou de forme ou de section différente, notam- ment rectangulaire. Les figures 3 et 4 illustrent une variante de réalisation de l'écran électrostatique interne, les mêmes numéros de référence désignant sur ces figures des éléments analogues ou identiques à ceux des figures 1 et 2. L'écran électrostatique est constitué par un anneau ou tore cir- culaire creux 26, à l'intérieur duquel est logé à faible jeu le noyau 10 portant le bobinage 14 avec interposition d'une gaine isolante 28,elle- même en forme de tore. Dans cette variante l'écran électrostatique 26 entoure totalement le noyau 10 et le bobinage 14 et il s'étend du c8té de l'écran magnétique extérieur 18, ce qui ne modifie nullement le fonctionnement du capteur. L'invention est bien entendu nullement limitée aux modes de mise en oeuvre plus particulièrement décrits. Revendications 1. Capteur de courant comprenant un noyau torique (10) en un matériau amagngtique, un bobinage primaire constitué par un conducteur (12) traversant ledit noyau (10), un bobinage secondaire (14) constitué par un enroulement bobiné sur le noyau (10), caractérisé en ce qu'il com- porte un écran électrostatique (22, 26) en un matériau conducteur amagnétique, interposé entre le conducteur primaire (12) et Le noyau amagnétique (10) avec le bobinage secondaire (14), et un écran magné- tique (18) entourant extérieurement le noyau (10) avec le bobinage secondaire (14). 2. Capteur de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran (18) magnétique extérieur est constitué par une virole cylin- drique entourant coaxialement à faible jeu le noyau torique (10) avec le bobinage secondaire (14) ladite virole débordant de part et d'autre du noyau. 3. Capteur de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran magnétique (18) est en un matériau à forte perméabilité magné- tique tel que le mumétal ou le ferrosilicium. 4. Capteur de courant selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'écran (22, 26) amagnétique interne est constitué par un anneau accolé coaxialement au pourtour interne du noyau (10) avec le bobinage secondaire (14). 5. Capteur de courant selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit anneau (22) présente une gorge (24) en V, dans laquelle est logé le noyau (10) avec le bobinage secondaire (14), les flancs de la gorge s'étendent de part et d'autre du noyau (10) jusqu'au voisinage de 1' écran extérieur (18), qui obture quasi totalement l'ouverture de la gorge (24). 6. Capteur de courant selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'écran (26) amagnétique interne est constitué par un tore creux à 1' intérieur duquel est logé le noyau (10) avec le bobinage secondaire (14). 7. Capteur de courant selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que l'écran amagnétique (22, 26) est en cuivre, en aluminium ou à base de cuivre ou d'aluminium. 8. Capteur de courant selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que l'écran amagngtique (22, 26) est mis à la terre ou à la masse. 9. Capteur de courant selon l'une quelconque des revendications prece- dentes, caractérisé en ce qu'il comporte une couche isolante (20) in- tercalée entre l'écran amagnétique (22, 26) et le bobinage secondaire (14) . 10. Capteur de courant selon l'une quelconque des revendications préce- dentes, caractérisé en ce que le conducteur primaire (12) est parcouru par un courant moyenne ou haute tension.