Brevet FR2682188A1 — publié le 19930409

CAPTEUR ELECTRIQUE D'INTENSITE DE COURANTXNOTAMMENT POUR DES CIRCUITS A COURANTS ALTERNATIFS IMPORTANTS ET A FREQUENCE ELEVEE. La présente invention concerne un capteur électrique d'intensité de courant alternatif, notamment pour des circuits à courants alternatifs important s et à fréquence élevée et en particulier un capteur apte à mesurer l'intensité d'un courant d'un circuit de chauffage de pièces par induction. Dans ce type d'appareillage, il est essentiel de pouvoir mesurer précisément l'intensité du courant traversant le circuit inducteur afin de déterminer exactement la puissance électrique induite dans la pièce à chauffer et par conséquent, 1 'énergie calorifique qu'elle reçoit. La mesure de l'intensité du courant dans de tels circuits est généralement effectuée au moyen d'un transformateur dont le circuit primaire est parcouru par le courant principal (2000 à 10 OOOA) et dont le circuit secondaire permet de capter le courant dans un rapport abaissé, acceptable pour la mesure. Cependant, en raison de la fréquence élevée du courant, variable de 3 à 500 kHz et s'élevant généralement à 10 kHz, un tel procédé ne peut éviter que se produisent des fuites magnétiques importantes au niveau du transformateur, ce qui conduit à fausser les mesures et peut entraîner une surchauffe de celui-ci, apte à le détériorer assez rapidement. L'invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant un capteur d'intensité de courant, notamment pour ce type de circuits à courants inducteurs de haute intensité, qui permet une mesure fiable et durable du courant sur ces circuits. Le capteur d'intensité de courant selon l'invention est en effet essentiellement caractérisé en ce qu'il fait intervenir un transformateur coaxial de rapport adapté à l'application, autour du circuit secondaire duquel est monté un bloc formant shunt magnétique de l'induction, le circuit primaire étant constitué par le fil conducteur du circuit menant au récepteur, traversant le circuit secondaire de façon sensiblement coaxiale et la mesure de 11 intensité du courant dudit fil conducteur étant effectuée de façon classique sur le circuit secondaire du transformateur à un niveau abaissé convenable, dans le rapport de transformation du transformateur. Le bloc formant shunt magnétique peut être monobloc ou constitué de plusieurs éléments (embase, couvercle externe, paroi isolante et corps etc). Le corps de ce bloc est bon conducteur électrique, étant par exemple en cuivre, sans contact électrique avec le circuit secondaire du transformateur. Ce bloc est avantageusement de forme annulaire, circulaire ou polygonale à section variable (circulaire, carrée, rectangulaire...) étant coaxial à la bobine torique du circuit secondaire du transformateur qui peut également être de forme annulaire polygonale ou circulaire à section variable. I1 est monté autour de cette bobine à faible distance de ses parois. I1 peut par ailleurs être ouvert sur l'une de ses faces latérales de manière à permettre un engagement aisé en son sein de la bobine de secondaire du transformateur. L'évidement correspondant du bloc formant logement pour la bobine est de forme annulaire, circulaire ou polygonale de section quelconque, adaptée à la bobine du transformateur. I1 résulte de cette disposition que le bloc formant shunt magnétique concentre et uniformise le champs magnétique, ceci même avec un léger décentrage du fil conducteur constituant le circuit primaire, toujours difficile à centrer parfaitement dans l'axe du transformateur. I1 compense ainsi cet éventuel décentrage du primaire évitant les effets des fuites magnétiques importantes à ces niveaux de fréquence du courant et il permet par conséquent de conférer au niveau du circuit secondaire une bonne image du primaire et donc du courant parcourant le récepteur, sans les effets de fuite parasite qui faussent la mesure et provoquent l'échauffement du transformateur par mauvaise répartition du champ magné tique. L'invention est illustrée ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation et en référence au dessin annexé sur lequel La figure unique est une vue schématique en coupe, d'un circuit électrique dans lequel est monté un capteur d'intensité de courant selon l'invention. Le circuit électrique représenté comprend un générateur de courant alternatif 1, de haute intensité et de fréquence élevée, un transformateur coaxial 3 disposé sur l'une des branches du fil conducteur 5 menant au récepteur 7, et le récepteur proprement dit dont il s'agit de mesurer la puissance électrique consommée (active et réactive), par exemple par mesure de la tension à ses bornes d'entrée-sortie A et B et de l'intensité du courant I le traversant. Le récepteur 7 est constitué par un circuit inducteur chargé de chauffer une pièce métallique 9 et de lui administrer une quantité d'énergie calorifique précise. Ce circuit inducteur est schématisé par une boucle 11 traversée par le courant I. Ce courant I a par exemple une intensité d'environ 5000 A et une fréquence de 10 000 Hz, adaptées au chauffage par induction de la pièce. Le capteur de courant selon l'invention qui permet de mesurer l'intensité du courant I est constitué par l'ensemble du transformateur coaxial précité 3 et d'un ampèremètre classique 13 relié aux bornes de la bobine 15 du circuit secondaire du transformateur. Le circuit primaire est constitué par une branche 17 du fil conducteur, traversant le secondaire de façon sensiblement coaxiale à la bobine du secondaire. La bobine du secondaire est logée sans contact électrique dans un bloc cylindrique coaxial formant shunt magnétique 19. Ce bloc est un bloc conducteur métallique, en cuivre par exemple. I1 comporte une ouverture interne torique coaxiale 21 dans laquelle est reçue la dite bobine à faible jeu près. Une matière isolante électrique est éventuellement interposée dans lvespace de ce jeu. Le bloc s'étend sur une faible distance à l'extérieur du volume de la bobine. Ce bloc shunt magnétique est chargé d'uniformiser l'induction magnétique créée par le primaire (la branche 17) sur le secondaire de manière à compenser tout décentrage du primaire, préjudiciable au transformateur. Pour un rapport de transformation du transformateur de 5 000 par exemple (bobine de secondaire à 5 000 spires) et un courant de 5 000 A sur le fil conducteur, le courant récupéré aux bornes de la bobine aura une intensité de 1A, lue sur 1' ampèremètre 13. Naturellement d'autres rapports de transformation peuvent être envisagés. Du fait du bloc formant shunt magnétique, les effets des fuites magnétiques du transformateur sont minimisés et on obtient une image juste du primaire. On notera par ailleurs que le capteur selon l'invention peut également être utilisé pour d'autres applications- que le chauffage par induction de pièces et naturellement pour des circuits à courants alternatifs comportant d'autres niveaux d'intensité et fréquence que ceux mentionnés. REVENDICATIONS 1- Capteur électrique d'intensité de courant alternatif, notamment pour la mesure de courants alternatifs importants et de fréquence élevée, tels que dans les circuits de chauffage par induction, caractérisé en ce qu'il fait intervenir un transformateur coaxial (3) de rapport adapté à l'application, autour du circuit secondaire (15) duquel est monté un bloc formant shunt magnétique de l'induction (19), le circuit primaire (17) étant constitué par le fil conducteur (5) du circuit menant au récepteur (7), traversant le circuit secondaire de façon sensiblement coaxiale, et la mesure de l'intensité du courant dudit fil conducteur étant effectuée de façon classique sur le circuit secondaire (15) du transformateur à un niveau abaissé, dans le rapport de transformation du transformateur. 2- Capteur électrique d'intensité selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc (19) est monobloc. 3- Capteur électrique d'intensité selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc (19) est constitué de plusieurs éléments (corps, parois isolantes embase, couvercle). 4- Capteur électrique d'intensité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc (19) formant shunt magnétique comporte un corps bon conducteur électrique, par exemple en cuivre, sans contact électrique avec le circuit secondaire du transformateur. 5- Capteur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc (19) est de forme annulaire, circulaire ou polygonale à section variable (circulaire, carrée, rectangulaire), coaxial à la bobine (15) du circuit secondaire du transformateur. 6- Capteur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc (19) est monté autour de la bobine (15) du secondaire du transformateur à faible distance de ses parois. 7- Capteur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc (19) comporte une ouverture interne coaxiale (21), de manière à permettre un engagement aisé en son sein de la bobine de secondaire du transformateur. 8- Capteur électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bobine (15) du transformateur (circuit secondaire) est logée à l'intérieur du bloc (19) dans un évidement annulaire coaxial (21), circulaire ou polygonal de section quelconque, adapté à la bobine du transformateur.