Brevet FR2757274A1 — publié le 19980619

APPAREIL DE MESURE POUR UN COMPTEUR D'ÉLECTRICITÉ La présente invention concerne un appareil de mesure destiné à être branché sur un circuit de mesure d'un compteur d'électricité comprenant un shunt pourvu d'une première et d'une deuxième borne de tension disposée sur un bord du shunt pour fournir une tension image du courant électrique traversant le shunt, la partie du shunt entre les deux bornes étant sensiblement plate. Dans le domaine du comptage d'électricité, le remplacement des compteurs électromécaniques par des compteurs électroniques a fait apparaître plusieurs techniques pour extraire un signal représentatif du courant pouvant être utilisé pour le calcul de la puissance électrique consommée, y compris l'utilisation des cellules à effet Hall, des transformateurs de mesures et des shunts. Le premier brevet qui décrit un compteur d'électricité utilisant un shunt comme élément de mesure est le brevet français délivré sous le n 2391474 au nom de Schlumberger Industries S.A. Ce brevet énonce quelques principes fondamentaux, notamment, I'utilisation d'un circuit de mesure fonctionnant à la tension de la phase ainsi qu'un shunt ayant une première et une seconde borne de tension pour fournir une tension représentative du courant dans la phase. Le shunt est également pourvu d'une troisième borne apte à fournir un courant d'alimentation du circuit de mesure. Un exemple de construction physique d'un shunt est décrit dans le ) brevet européen délivré sous le n 0030186 au nom de Schlumberger Industries S.A. Le shunt décrit dans ce brevet comprend une boucle de compensation destinée à compenser les erreurs de mesures induites par le champ magnétique du shunt. Ce dispositif possède certains avantages par rapport aux dispositifs existants de l'époque. Cependant, un assemblage relativement complexe est nécessaire au niveau de la connexion des bornes de tensions du shunt au circuit de mesure du compteur. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un appareil de mesure constitué d'un shunt de structure simple, susceptible d'être produit en masse, à un prix relativement faible, et qui ne possède pas les inconvénients des dispositifs connus. L'appareil de mesure de la présente invention se caractérise par le fait que l'appareil de mesure comprend une limande de forme sensiblement plate et rectangulaire incorporant un premier et un deuxième fil de connexion et disposée sensiblement parallèle à la surface plate du shunt, les terminaux d'entrée des fils de connexion étant disposés sur un des bords de la limande et reliés aux bornes de tension du shunt et les terminaux de sortie des fils de connexion étant disposés sur un deuxième bord de la limande pour être reliés à un circuit de mesure d'un compteur. De préférence, le shunt est pourvu d'une troisième borne de tension apte à fournir une tension d'alimentation, celle-ci étant disposée sur le même bord du shunt que celui de la première et deuxième bornes de tension, la limande étant également pourvue d'un troisième fil de connexion possédant un terminal d'entrée disposé sur le premier bord de la limande et branché à la troisième borne de tension ainsi qu'un terminal de sortie placé sur le deuxième bord de la limande et apte à être branché au circuit de mesure pour lui fournir un courant d'alimentation. Dans un mode de réalisation, une partie du shunt entre la première et la deuxième borne est constituée d'un matériau possédant une résistance relativement élevée, la mesure de tension étant effectuée par rapport au courant traversant cette partie du shunt. Par exemple, cette partie du shunt peut être constituée d'un matériau tel que le manganin. Etant donné le coût élevé de ce matériau, et pour des raisons d'échauffement, il est préférable que, seule la partie du shunt utilisée pour mesurer le courant soit constituée de ce matériau, les autres parties du shunt étant constituées d'un matériau moins cher, tel que par exemple, le cuivre. La soudure entre la partie de mesure et les autres parties du shunt peut être effectuée par bombardement d'électrons. Dans un mode de réalisation, les bornes de tension du shunt sont disposées sur les parties du shunt ayant une résistance moins élevée autour de la partie de mesure. Ce mode de réalisation possède l'avantage que des défauts dans la liaison entre la partie de mesure et les autres parties du shunt seront détectés pendant la phase de calibration. Cependant, dans une autre réalisation les bornes de tension peuvent être formées directement sur la partie de mesure. Dans un mode de réalisation préféré, la limande est disposée dans un plan vertical sensiblement parallèle au plan de la surface du shunt, le premier fil de connexion étant disposé sensiblement à la verticale et perpendiculaire à la direction du courant traversant le shunt, le deuxième fil étant disposé en diagonale par rapport au premier fil pour traverser la partie de la limande située immédiatement au-dessus de la partie de mesure du shunt. Cette disposition des fils de connexion possède des avantages notamment en ce qui concerne la compensation des courants induits dans les fils par le champ magnétique du shunt ainsi que des champs magnétiques externes. D'autres modes de réalisation sans compensation sont possibles, par exemple dans le cas ou le deuxième fil est également aligné suivant la verticale, perpendiculaire à la direction du courant dans le shunt. Or, ces modes de réalisation sont susceptibles d'erreurs de mesure dues aux courants induits dans les fils. Dans un certain mode de réalisation, le shunt est découpé en forme de "U" dans une bande métallique, les membres du shunt qui définissent l'entrée et la sortie du shunt étant courbés par la suite pour être sensiblement perpendiculaires au plan de la partie de mesure du shunt. Ce mode de réalisation permet la fabrication du shunt à un prix relativement bas et facilite l'installation du shunt sur la surface d'une carte électronique. De préférence, la limande comprend un quatrième fil de connexion apte à relier le circuit de mesure au fil neutre, les terminaux d'entrée et de sortie du quatrième fil étant disposés sur le deuxième bord de la limande pour relier le circuit de mesure à un cavalier de neutre disposé en dessous du shunt. Le shunt et le cavalier peuvent être également logés dans un support en plastique avant d'être installé sur une carte électronique. Un mode de réalisation de l'invention sera maintenant décrit à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une première vue en perspective d'un appareil de mesure suivant la présente invention. - la figure 2 est une vue en perspective de la limande de la figure 1. - la figure 3 est une vue en perspective montrant le côté caché de l'appareil de la figure 1. En se référant à la figure 1, I'appareil de mesure 1 de la présente invention comprend un shunt 2 possédant une entrée 3 et une sortie 4, une première et une deuxième borne de tension 6 et 7 disposées de part et d'autres d'une partie de mesure 5 et une troisième borne de tension 8. Le shunt 2 est reçu dans un support en plastique qui contient également un cavalier de mesure 10 relié au neutre du réseau électrique. L'appareil de mesure comprend aussi une limande 1 1 fixée au shunt et aux bornes de tension. Le shunt 2 est découpé dans une bande métallique constituée de deux métaux, le manganin et le cuivre, la partie de mesure 5 du shunt étant en manganin et les autres parties en cuivre. Le manganin est choisi de préférence grâce à sa stabilité par rapport à des changements de température. Cependant d'autres matériaux peuvent être utilisés, par exemple, constantin. Le cuivre peut être également remplacé par le cuprofor. Le shunt est découpé en forme d'U et les membres du shunt 3 et 4 sont successivement courbés pour être perpendiculaires au plan de la partie de mesure. La soudure des deux parties en manganin et en cuivre est effectuée par bombardement d'électrons. Le shunt 2 est utilisé comme élément d'un compteur d'électricité de type électronique et branché en série avec un fil actif du réseau de distribution d'énergie. Le courant circulant dans le fil provoque l'apparition d'une tension proportionnelle à ce courant entre la première et la deuxième borne de tension 6 et 7. La tension représentative du courant est appliquée au circuit de mesure du compteur en tant que signal de donnée destiné à être traité par celui-ci. Le conducteur d'alimentation du circuit est relié à la borne d'alimentation 8 du shunt disposée en amont des bornes de tension 6 et 7 afin de s'assurer que le courant utilisé par le circuit ne traverse pas la partie de mesure et par conséquent n'affecte pas la tension d'alimentation appliquée au circuit. Le signal de la borne d'alimentation est également traité par le circuit de mesure pour déterminer la tension du fil actif du réseau. La connexion entre le shunt et le circuit de mesure, qui n'est pas montré mais qui est disposé en dessous de l'appareil de mesure, est effectuée par la limande 1 1 dont la structure est représentée en détail à la figure 2. La limande 1 1 est fabriquée en plastique et incorpore un premier et un deuxième fil de connexion 15, 16 reliés à la première et la deuxième bornes de tension 6, 7 du shunt, un troisième fil de connexion 17 qui est relié à la borne d'alimentation 8 du shunt et un quatrième fil de connexion 18 qui est relié au cavalier du fil de neutre 10. Les fils de connexion 15 à 18 sont reliés aux bornes de tension du shunt et le cavalier du fil de neutre par les terminaux d'entrée 19 à 22. La connexion au circuit de mesure du compteur est assurée par les terminaux 23 à 26 qui sont reçus dans une carte électronique comprenant les composants du circuit de mesure. Les terminaux d'entrée 19 à 22 sont soudés sur le shunt et le cavalier du fil de neutre par ultrasons. Dans d'autres modes de réalisation, la S soudure peut être effectuée par une soudure à l'étain. Le shunt et le cavalier sont disposés sur une ligne de production et la limande est positionnée en dessous. La soudure étant effectuée, le shunt et le cavalier sont ensuite logés dans le support en plastique. La partie de la limande reliée au fil de neutre est courbée pour permettre l'installation du cavalier dans le support, ainsi que représenté par la partie 27 de la figure 3. Comme il est représenté sur la figure 2, les terminaux d'entrée 19 à 21 des fils de connexion 15 à 17 sont disposés sur un des bords de la limande et les terminaux de sortie 23 à 25 sur un autre bord. Par contre, les terminaux d'entrée 22 et de sortie 26 du fil de connexion 18 sont disposés sur le même bord pour permettre la disposition du cavalier en dessous du shunt. En se référant aux figures 2 et 3, on voit que la limande 11 est disposée sur un plan sensiblement parallèle au plan vertical de la surface du shunt. Le premier fil 19 est disposé sensiblement à la verticale de la partie de mesure et perpendiculairement à la direction du courant traversant le shunt. Le deuxième fil 20 est disposé en diagonale par rapport au premier fil 19 et traverse la partie de la limande située immédiatement en dessus de la partie de la mesure du shunt. Cette disposition des fils de connexion neutralise les effets du champ magnétique du shunt, notamment le champ magnétique existant autour de la partie de mesure du shunt, ainsi que les effets des champs magnétiques externes. La figure 3 montre également les plots de connexion 30 de l'appareil qui assurent la connexion des fils du réseau distributeur et du réseau consommateur aux éléments de l'appareil de mesure. L'appareil de mesure qui est montré dans les figures 1 et 3 possède l'avantage qu'il peut être soudé à la vague au circuit de mesure grâce au fait que ce composant est un composant traversant, c'est-à-dire, un composant dans lequel les terminaux de sortie traversent le circuit lo imprimé du circuit mesure. REVENDICATIONS 1. Appareil de mesure destiné à être branché sur un circuit de mesure d'un compteur d'électricité comprenant un shunt pourvu d'une première et d'une deuxième bornes de tension disposées sur un bord du shunt pour fournir une tension image du courant électrique traversant le shunt, la partie du shunt entre les deux bornes étant sensiblement plate, I'appareil étant caractérisé par le fait qu'il comprend une limande de forme sensiblement plate et rectangulaire incorporant un premier et un deuxième fil de connexion et disposée sensiblement parallèle à la surface plate du shunt, les terminaux d'entrée des fils de connexion étant disposés sur un des bords de la limande et reliés aux bornes de tension du shunt et les terminaux de sortie des fils de connexion étant disposés sur un deuxième bord de la limande pour être reliés à un circuit de mesure d'un compteur. 2. Appareil de mesure selon la revendication 1, et dans lequel le shunt est pourvu d'une troisième borne de tension apte à fournir une tension d'alimentation, celle-ci étant disposée sur le même bord du shunt que celui de la première et deuxième bornes de tension, la limande étant également pourvue d'un troisième fil de connexion possédant un terminal d'entrée disposé sur le premier bord de la limande et branché à la troisième borne de tension ainsi qu'un terminal de sortie placé sur le deuxième bord de la limande et apte à être branché au circuit de mesure pour lui fournir un courant d'alimentation. 3. Appareil de mesure selon la revendication 1 ou 2, et dans lequel une partie du shunt entre la première et la deuxième borne est constituée d'un matériau possédant une résistance relativement élevée, la mesure de tension étant effectuée par rapport au courant traversant cette partie du shunt. 4. Appareil de mesure selon la revendication 3, et dans lequel le shunt comprend une partie de mesure possédant une résistance élevée, disposée entre deux parties qui possèdent une résistance moins élevée, la première et la deuxième borne de tension étant disposées sur les deux parties autour de la partie de mesure. 5. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, et dans lequel la limande est disposée dans un plan vertical sensiblement parallèle au plan de la surface du shunt, le premier fil de connexion étant [o disposé sensiblement à la verticale et perpendiculaire à la direction du courant traversant le shunt, le deuxième fil étant disposé en diagonale par rapport au premier fil pour traverser la partie de la limande située immédiatement en dessus de la partie de mesure du shunt. 6. Appareil de mesure selon l'une quelconque de revendications 1 à 5, et dans lequel le shunt est découpé en forme de "U" dans une bande métallique, les membres du shunt qui définissent l'entrée et la sortie du shunt étant courbés par la suite pour être sensiblement perpendiculaires au plan de la partie de mesure du shunt. 7. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, et dans lequel la limande comprend un quatrième fil de connexion apte à relier le circuit de mesure au fil de neutre, les terminaux d'entrée et de sortie du quatrième fil étant disposés sur le deuxième bord de la limande pour relier le circuit de mesure à un cavalier du fil de neutre disposé au- dessous du shunt. 8. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, et dans lequel le shunt et le cavalier du fil de neutre sont logés dans un support plastique.