Brevet FR2599848A1 — publié le 19871211

La présente invention concerne un dispositif de mesure de courant ouvrant et son application à une pince ampé remét r i que. On connaît des dispositifs de mesure de courant ouvrant comportant un boîtier, un circuit magnétique annulaire ouvrant comprenant deux tronçons de circuit mobiles L'un par rapport à L'autre, et des moyens de détection d'un flux magnétique dans le circuit magnétique. Lorsque les dispositifs de mesure connus sont utilis-és dans une application à une pince ampèremétrique, les deux tronçons de circuit sont généralement raccordés l'un à l'autre par une articulation et rappelés L'un vers L'autre par un organe élastique de sorte que Les deux tronçons de circuit pivotent l'un par rapport à l'autre dans un même plan et leurs ex trémités viennent en regard en bout et se mettent en appui L'une contre L'autre selon un plan paralléle à l'axe d'articulation. Il est donc nécessaire de prévoir des articulations trés précises, faute de quoi Les extrémités des deux tronçons de circuit ne coincident pas exactement, ce qui provoque des altérations de la circulation du flux dans Le circuit magnétique fermé. De plus, compte tenu du mouvement. des machoires de La pince, un corps étranger qui se trouve accroché à L'une des extrémités d'un tronçon de circuit est écrasé entre les surfaces extrêmes des tronçons de circuit adjacents et augmente d'autant l'entrefer entre ces tronçons de circuit. Dans le cas d'une utilisation du dispositif de mesure à poste fixe ou semi-fixe, les deux tronçons de circuit magnétique sont généralement-en forme d'arc de cercle également appliqués l'un contre l'autre en bout, et maintenus serrés l'un contre l'autre autour du conducteur au moyen de boulons qui réunissent des parties de boitier associées selon une direction perpendiculaire aux faces d'appui des tronçons de circuit.Le serrage de ces boulons est généralement difficile à contrôler et entraine un gauchissement des surfaces d'appui, ce qui entraine à nouveau une perturbation de la transmission du flux magnétique au niveau des entrefers entre les tronçons de circuit. Un but de la présente invention est de proposer un dispositif de mesure de courant de structure simple, de mise en place facile et assurant une bonne transmission du flux magnétique. En vue de La réalisation de ce but, on prévoit selon l'invention un dispositif de mesure de courant comportant un bottier, un circuit magnétique annulaire ouvrant comprenant deux tronçons de circuit mobiles l'un par rapport à l'autre et des moyens de détection d'un flux magnétique dans le circuit magnétique, dans lequel les tronçons de circuit sont montés dans le bottier pour coulisser l'un par rapport à l'autre et comportent des faces d'entrefer latéralement en regard pour une position fermée -du circuit magnétique. Ainsi, lors du coulissement, les parties de tronçons de circuit magnétique en regard se servent mutuellement de guide et l'on obtient un dégauchissement automatique des surfaces en regard.De plus, le couplissement relatif des tronçons de circuit entraine un frottement des surfaces en regard l'une contre l'autre et assure un auto-nettoyage de celles-ci. Selon une version avantageuse de l'invention, les tronçons de circuit magnétique sont des portions de tores coaxiaux et sont montés pour coulisser l'un par rapport à l'autre autour de leur axe commun. Ainsi, l'ouverture du dispositif de mesure est obtenue par mise en coincidence des portions de tores tandis que la fermeture est obtenue en décalant les deux portions de tores afin de former une boucle fermée. Cette version de l'invention présente l'avantage d'avoir un encombrement constant lors des manipulations d'ouverture ou de fermeture. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'un des tronçons de circuit est fixé dans le boîtier et l'autre tronçon de circuit est monté mobile dans le boîtier. Ainsi, on détermine aisément la position relative des deux tronçons de circuit en agissant sur le tronçon de circuit mobile. Selon un autre aspect préféré de l'invention, le- dispositif comporte des moyens d'entraînement du tronçon mobile, ces moyens comprenant une série de dents à la périphérie du tronçon mobile, et un organe de commande porté par le boîtier et ayant une denture complémentaire. Ainsi, en particulier dans le cas ou une partie substantielle du circuit magnétique est entourée par un bobinage, on procéde à une m-anipulation aisée du tronçon de circuit mobile un accès limité à celui-ci. Selon encore un aspect préféré de L'invention, le dispositif comporte un organe élastique agissant sur l'un des tronçons de circuit pour le maintenir appliqué sur l'autre tronçon de circuit selon une direction transversale au coulissement. Ainsi, ta force d'appui des- deux tronçons de circuit l'un sur l'autre est sensiblement constante quelle que soit la position relative de ces deux tronçons de circuit. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lumière de la description qui suit en liaison avec les dessins ci-joints parmi lesquels - La figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'une pince ampéremétrique équipée de dispositifs de mesu re de courant selon l'invention, - La figure 2 est une vue en coupe agrandie selon la ligne II-II de la figure 1 d'un premier mode de réalisation de l'invention, - La figure 3 est une vue en élévation, partiellement en coupe, du mode de réalisation de la figure 2, - La figure 4 est une vue en élévation d'un second mode de -réalisation de l'invention, - La figure S est une vue en coupe selon la ligne V-V du mode de réalisation de la figure 4, - La figure 6 est une vue en élévation d'un troisième mode de réalisation de l'invention, - La figure 7 est une vue en coupe selon la ligne VII-VII de la figure 6, - La figure 8 est une vue en coupe partielle selon la ligne VIII-VIII de la figure 6. La figure 1 illustre une pince ampéremétrique équipée de trois dispositifs de mesure de courant 1.1, 1.2, 1.3 ayant une structure correspondant au mode de réalisation illustré par les figures 2 et 3. Sur ces figures on voit que chacun des dispositifs de mesure de courant comportent un boîtier 2 en forme de C dans lequel sont montés deux tron çons de circuit magnétique 3 et 4 formés par des portions de tores à section carrée et montés de façon coaxiale dans le boîtier 2. Le tronçon de circuit magnétique 3 est monté fixe dans le bo i t i e r 2 et est maintenu dans celui-ci par des cloisons 5, par exemple réalisées en matière plastique moulée. Le tronçon de circuit 3 est disposé dans le boitier 2 pour que ses extrémités coincident avec les extrémités de la partie en C du boîtier. Une partie de cloison extrême 6 ferme les extrémités de la partie en C du boîtier afin d'éviter un coulissement du tronçon de circuit magnétique 3 autour de l'axe commun 7 des deux tronçons de circuit magnétique et de la partie en C du boitier. Le tronçon de circuit magnétique 4 est monté mobile par rapport au tronçon de circuit magnétique 3 et est accolé par une de ses faces latérales à une face latérale adjacente du tronçon de circuit magnétique 3 pour coulisser par rapport à celui-ci autour de leur axe commun 7. Dans le mouvement de coulissement, le tronçon de circuit magnétique 4 est également guidé par les cloisons internes 5 mais la paroi extrême 6 de la partie en C du boîtier comporte une ouverture 8 permettant le passage du tronçon de circuit magnétique 4. Pour une meilleure compréhension du mouvement relatif des deux tronçons de circuit magnétique, le tronçon de circuit 3 n'a pas été représenté sur la figure 1. On voit sur cette figure que le tronçon de circuit magnétique 4 représente une portion de tore sensiblement égale à la portion de tore que représente le tronçon de circuit magnétique 3. Le tronçon de circuit magnétique 4 est maintenu appliqué latéralement sur le tronçon de circuit magnétique 3 au moyen d'un organe élastique, ici une lame ressort ondu lée 9, agissant selon une direction transversale au mouvement de coulissement du tronçon de circuit 4 par rapport au tronçon de circuit 3. Le dispositif comporte des moyens d'entra;- nement du tronçon mobile 4, ces moyens d'entrainement comprennent une série de dents à la périphérie du tronçon de circuit 4 sur une partie du pourtour de celui-ci et un organe de commande porté pa-r le boîtier et ayant une denture complémentaire. Dans le mode de réalisation illustré, l'organe de commande est formé par un pignon 11 monté sur un axe 12 tourillonnant dans les parois latérales du bottier. Les dents 10 à la périphérie du tronçon de circuit sont par exemple formées par un morceau de courroie crantée collé sur une partie du pourtour du tronçon de circuit 4 ou maintenu sur celui-ci par des moyens analogues. Le dispositif de mesure comporte enfin des moyens de détection d'un flux magnétique dans le circuit magnétique, ici un bobinage 1 entourant les deux tronçons de circuit magnétique sur une partie de leur longueur. En particulier, le bobinage 13 est interrompu au niveau de l'accès du pignon 11 à la périphérie du tronçon de circuit 4. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant : Le tronçon de circuit 4 est amené en coîncidence avec le tronçon de circuit 3 en le faisant coulisser par rapport à celui-ci. Dans cette position, le dispositif comporte une ouverture radiale et est engagé autour du conducteur (non représenté) dans lequel on veut mesurer le courant électrique.Après engagement du dispositif de mesure autour du conducteur, le tronçon dé circuit 4 est coulissé pour venir prendre la position représentée sur la figure 1 c'est-å-dire que le tronçon de circuit 4 referme l'ouverture de la partie en C du dispositif de mesure et, dans cette position, ses extrémités forment des faces d'entrefer latéralement en regard des extrémités du tronçon de circuit magnétique fixe 3 et forment ainsi un circuit magnétique annulaire fermé permettant le passage d'un flux induit par le courant s'écoulant dans le conducteur. A ce propos on notera que dans le cas d'un circuit magnétique feuilleté, les feuilles doivent s'étendre parallèlement à l'axe du tore afin de permettre un écoulement du flux magnétique d'une portion de circuit magnétique à l'autre au niveau de leurs faces latérales en regard. On remarquera également que le dispositif selon l'invention peut être utilisé de façon autonome indépendamment de tout moyen d'entraînement du tronçon mobile 4. En effet, si au lieu de prévoir une ouverture sur le côté du boFtier- pour permettre la mise en place d'un organe de commande on réalise un boîtier torique ayant une surface périphérique fermée, il reste possible de manoeuvrer le tronçon de circuit 4 en poussant sur une extrémité visible dans l'ouverture 8 du bottier puis en saisissant la partie accessible du tronçon de circuit 4 pour continuer à le manoeuvrer jusqu a ce qu'il forme un circuit annulaire avec le tronçon fixe 3. On a alors un transformateur de courant de très faible encombrement pour une installation permanente ou semi-permanente. Dans l'application illustrée par la figure 1 à une pince ampèremétrique, trois dispositifs de mesure 1 ont été montés parallèlement dans un même bottier qui comporte un organe de manoeuvre 14 monté pour coulisser dans une rainure 15 d'un manche 16 du bottier. L'organe de manoeuvre 14 est relié au pignon 11 par des moyens de liaison formés par un câble 17 en boucle fermée passant sur une poulie de renvoi 18 à la partie inférieure du manche 16 et enroulée selon un ou plusieurs tours autour d'une partie de diamètre réduit de chacun des pignons 11. On constate ainsi que la manoeuvre de l'organe de manoeuvre 14 permet de commander simultanément la position des trois dispositifs de mesure. Une pince de ce type est particulièrement utile pour la mesure du courant dans les trois phases d'un circuit comprenant trois conducteurs parallèles. Les figures 4 et 5 illustrent un second mode de réalisation du dispositif de mesure selon l'invention, plus particulièrement adapté à la mesure d'un courant dans des barres. Les parties du dispositif ayant une fonction identique à celle du premier mode de réalisation ont été désignées par des références numériques identiques bien que leur structure puisse être différente. Le dispositif a cette fois une forme sensiblement rectangulaire et le boitier 2 contient un tronçon de circuit magnétique 3 en U. Au voisinage des extrémités des branches du tronçon de circuit 3, le boîtier 2 comporte une cavité 19 dans laquelle est inséré un tronçon de circuit mobile 4 également en forme de U, selon un mouvement de coulissement sensiblement parallèle aux faces d'entrefer des portions de circuit. Lorsque le tronçon de circuit 4 est introduit dans la cavité 19, il est maintenu en appui latéral contre le tronçon de circuit magnétique 3 par un ressort à lame 9 s'appuyant sur une face latérale du tronçon de circuit magnétique 4 opposée à la face en regard du tronçon de circuit 3. La partie de tronçon de circuit 3 qui n'est pas en regard du tronçon de circuit 4 est entourée par un bobinage 13 formant le secondaire du transformateur et assurant la détection du flux induit dans le circuit magnétique par le conducteur (non représenté). On remarque que dans ce mode de réalisation comme dans le mode de réalisation précédent, la force d'appui du tronçon de circuit 4 sur le tronçon de circuit 3 au niveau de leur face en regard formant l'entrefer n'est pas déterminée par les efforts exercés par l'opérateur mais par le ressort 9.On évite ainsi qu'une force trop faible ou trop grande soit exercée par l'opérateur lors de la mise en place du dispositif de mesure et ne vienne provoquer un gauchissement des surfaces en regard. De plus, dans chaque cas, le mouvement relatif des tronçons du circuit magnétique assure un raclage des surfaces en regard et donc un autonettoyage de ces surfaces. Les figures 6 à 8 illustrent un troisième mode de réalisation du dispositif de mesure selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, Les deux tronçons de circuit magnétique ont à nouveau sensiblement la forme d'un C mais le bobinage 13 est cette fois enroulé seulement autour du tronçon de circuit magnétique 4 et, afin d'avoir une extrémité en contact latéral avec le tronçon de circuit 4, le tronçon de circuit 3 est usiné pour comporter un décrochement 20 permettant de recevoir L'épaisseur du bobinage 13 et de la cloison isolante du boîtier 2. Le tronçon 4 est maintenu associé au tronçon de circuit 3 par des pattes 21 par exemple formées en une seule pièce avec le boîtier 2. On constate que dans ce mode de réalisation le tronçon de circuit 4 est largement accessible et il n'est donc pas nécessaire de prévoir d'organe de commande. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation. En particulier, la forme des tronçons de circuit peut être modifiée en fonction de la forme des conducteurs à mesurer. On peut également prévoir des organes de commande très divers, par exemple, dans le cas d'une pince ampéremétrique, on peut remplacer le ou les pignons 11 par une crémaillère ou au contraire prévoir un organe de manoeuvre 14 rotatif, par exemple en remplaçant la poulie de renvoi 18 par un bouton molleté débouchant sur le côté du manche de la pince. Dans le cas de tronçons de circuit toriques, on peut prévoir une butée permettant de s'assurer que le circuit magnétique est fermé tout en évitant un dégagement du tronçon de circuit mobile de L'organe de commande. De même, bien que les différents modes de réalisation aient été illustrés avec des moyens de détection de flux comprenant un bobinage, un dispositif analogue peut être réalisé selon l'invention en utilisant des cellules de hall disposées dans les entrefers. On remarquera également que suivant les effets recherchés, on peut aisément faire varier la surface d'entrefer entre les tronçons de circuit magnétique en faisant simplement varier le recouvrement de leurs surfaces en regard. On peut également usiner de façon particulière les faces latérales des tronçons de circuit magnétique pour créer des zones de contact privilégiées (par exemple le tronçon de circuit 3 dans le troisième mode de réalisation). Bien que l'on ait indiqué, à titre d'exemple, que les dents 10 pouvaient être formées par un segment de courroie crantée, on peut prévoir d'autres formes de réalisation des moyens d'entrainement, par exemple, les dents 10 peuvent être moulées ou la surface périphérique du tron çon 4 peut être lisse et être associée à un galet lui-même à surface lisse éventuellement recouvert d'une bande de caoutchouc ou d'élastomère. Bien qu'une application particulière à une pince à trois dispositifs de mesure ait été décrite, une application semblable peut être faite en utilisant un seul dispositif de mesure monté sur un manche. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de mesure de courant comportant un boîtier (2), un circuit magnétique annulaire ouvrant comprenant deux tronçons de circuit (3,4) mobiles l'un par rapport à l'autre, et des moyens de détection (13) d'un flux magnétique dans le circuit magnétique, caractérisé en ce que les tronçons de circuit (3,4) sont montés dans le bottier pour coulisser l'un par rapport à l'autre et comportent des faces d'entrefer latéralement en regard pour une position fermée du circuit magnétique. 2/ Dispositif de mesure de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tronçons de circuit magnétique (3,4) sont des portions de tores coaxiaux et sont montés pour coulisser l'un par rapport à l'autre autour de leur axe commun (7). 3/ Dispositif de mesure de courant selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'un (3) des tronçons de circuit est fixé dans le boîtier (2) et l'autre (4) tronçon de circuit est monté mobile dans le boîtier. 4/ Dispositif de mesure de courant selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'entraînement du tronçon mobile, ces moyens d'entrainement comprenant une série de dents (10) à la périphérie du tron çon mobile (4), et un organe de commande (11) porté par le bottier et ayant une denture complémentaire. 5/ Dispositif de mesure de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tronçons de circuit magnétiques sont en forme de U et sont montés pour coulisser selon une direction sensiblement parallèle à leurs faces d'entrefer. 6/ Dispositif de mesure de courant selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les moyens de détection d'un flux magnétique comprennent un bobinage (13) entourant partiellement les tronçons de circuit. 7/ Dispositif de mesure de courant selo l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les moyens de détection d'un flux magnétique comprennent un bobinage (13) entourant une partie de l'un seulement des tronçons de circuit. 8/ Dispositif de mesure de courant selon l'une des revendications 1 à 7, caractér-isé en ce qu'il comporte un organe élastique (9) agissant sur l'un (4) des tronçons de circuit pour le maintenir appliqué sur l'autre tronçon de circuit selon une direction transversale au coulissement. 9/ Pince ampèremétrique caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un dispositif de mesure selon la revendication 4, un organe de manoeuvre (14) de L'organe de commande (11) et des moyens de liaison (17) de chaque organe de commande (11) avec l'organe de manoeuvre.