Brevet FR2704652A1 — publié le 19941104

- 1 - CAPTEUR DE COURANT POUR COURANTS ALTERNATIFS La présente invention concerne un capteur de courant pour la mesure isolée de courants alternatifs. Ce capteur comporte un circuit primaire parcouru par le courant à mesurer, constitué d'un shunt, d'une résistance et de l'enroulement primaire d'un transformateur d'isolation, et un circuit secondaire, constitué des deux enroulements secondaires du même transformateur, d'un amplificateur opérationnel, de quatre résistances et de trois condensateurs. Le capteur de courant décrit dans le brevet CH-A-573 121 n'est composé dans son circuit primaire que d'un enroulement primaire de transformateur, de sorte que la totalité du courant à mesurer passe dans cet enroulement primaire. En conséquence, le noyau du transformateur doit être relativement important, ce qui a une incidence sur les coûts. L'invention doit permettre de réduire le coût de ce capteur en utilisant un transformateur plus petit. Pour résoudre ce problème, le circuit primaire comporte, en parallèle à l'enroulement primaire, un shunt, de faible valeur ohmique et de bonne stabilité thermnnique, qui est parcouru par la majeure partie du courant à mesurer, plus de 99 %, le reste du courant à mesurer passant à travers une résistance R1 en série avec le primaire P1 du transformateur d'isolation TR. Le shunt dérive ainsi le courant, dont une très faible partie, moins de 1 %, passe par l'enroulement primaire, de sorte que le transformateur peut être réduit en conséquence, ce qui diminue les coûts. Le shunt SH et la résistance Ri présentent tous deux une bonne stabilité thermique. Ces éléments se différencient par leur valeur ohmique; le shunt SH a une valeur très faible, la résistance RI une valeur très élevée. La figure 1 représente un schéma fonctionnel du capteur selon l'invention. Le capteur de courant est composé d'un circuit primaire parcouru par le courant à mesurer Im, d'un circuit secondaire et d'un transformateur d'isolation TR qui sépare les deux circuits. Le transformateur d'isolation TR comporte un noyau et trois enroulements, un enroulement primaire P1 et deux enroulements secondaires S1 et S2. La composante alternative du courant traversant l'enroulement primaire P1 crée une tension alternative induite sur les secondaires S1 et S2. La tension induite dans l'enroulement secondaire S2 crée un courant alternatif dans le condensateur C1. Ce courant ne pouvant passer que dans la boucle de contre-réaction formée par les condensateurs C2 et C3 et les résistances R4 et R5, il s'en suit une modification de la tension de sortie Vs car il ne peut y avoir d'autre tension que la tension d'offset de l'amplificateur opérationnel AOP sur l'entrée inverseuse dudit amplificateur opérationnel. Cette variation de tension de sortie va induire une variation de courant dans l'enroulement secondaire S1. Ce courant étant en opposition de phase avec celui circulant dans l'enroulement primaire P1, il s'en suit une diminution de la tension induite dans l'enroulement secondaire S2. Les résistances R2 et R3, de bonne stabilité thermique, permettent de définir le rapport Vs/Im tout en assurant la compensation des dérives thermiques créées par le transformateur d'isolation TR. Les enroulements du transformateur d'isolation peuvent donc être réalisés en un matériau bon marché, comme par exemple le cuivre. -2- Si la fréquence du courant alternatif est suffisamment élevée, la composante alternative de la tension de sortie Vs est directement représentative en amplitude et en phase de la composante alternative du courant à mesurer. Les valeurs des composants ci-après sont données à titre d'exemple Pl=50mH Sl=50mH S2=50mH SH = 300 pQ R1 = 15 R2 = 20 R3 = 60 l C1 = 47 pF C2= 1 nF C3 = 1 pF R4 = 150 k2 R5 = 50 k.Q -3 - REVENDICATIONS 1) Capteur de courant pour courants alternatifs caractérisé en ce qu'il comporte un circuit primaire, parcouru par le courant à mesurer et constitué d'un shunt, d'une résistance et de l'enroulement primaire d'un transformateur d'isolation, et un circuit secondaire, constitué des deux enroulements secondaires dudit transformateur, l'un des enroulements secondaires étant branché sur deux résistances, l'autre à un amplificateur opérationnel, le circuit primaire étant isolé du circuit secondaire par ledit transformateur. 2) Capteur de courant selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit primaire comporte, en parallèle à l'enroulement primaire (P1), un shunt (SH) de faible valeur ohmique et de bonne stabilité thermique parcouru par plus de 99 % du courant (Im) à mesurer. 3) Capteur de courant selon la revendication 2 caractérisé en ce que le circuit primaire comporte, en série à l'enroulement primaire (P1), une résistance (R1), de bonne stabilité thermique et de valeur ohmique élevée en regard de celle du shunt (SH). 4) Capteur de courant selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'enroulement secondaire (S 1) est connecté en parallèle à la résistance (R2), l'ensemble étant relié en série avec la résistance (R3) et la résistance (R3) étant reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel (AOP), sur laquelle est récupéré le signal de sortie (Vs), les résistances (R2) et (R3) présentant toutes deux une bonne stabilité thermique.