Brevet FR2859022A1 — publié le 20050225

La présente invention concerne un dispositif pour mesurer l'intensité d'un courant fort parcourant un fil. Par courant fort on entend des courants dont l'intensité est comprise entre 100 et 1000 A. Pour mesurer de tels courants forts, on mesure habituellement le champ magnétique généré autour du fil parcouru par le courant. Pour effectuer une mesure précise de ce champ magnétique, on utilise une méthode dite d'opposition. Cette méthode consiste à placer autour du fil un bobinage parcouru par un 10 courant opposé au sens du champ magnétique, que l'on ajuste de façon à annuler le champ magnétique. Lorsque la boucle de contrôle du courant d'opposition est un système dit échantillonné à une fréquence F0, les composantes ayant des fréquences supérieures à la fréquence F0, présentes dans le courant à mesurer peuvent créer de graves erreurs. Le but de la présente invention est de créer un dispositif pour mesurer l'intensité d'un courant fort permettant de filtrer les composantes parasites précitées de façon à obtenir une mesure précise de l'intensité. L'invention vise ainsi un dispositif pour mesurer l'intensité d'un courant fort parcourant un fil, comprenant un capteur magnétique sous la forme d'une boucle entourant le fil, une spire en matière conductrice entourant le fil, parcourue par un courant d'opposition à haute fréquence dont l'intensité est ajustée pour annuler le champ magnétique. Suivant l'invention, ce dispositif est caractérisé en ce que la spire en matière conductrice est en court-circuit et entoure le capteur magnétique. La spire en matière conductrice en court-circuit est une spire fermée. La résistance R de la spire en matière conductrice en court-circuit est ajustée de façon à obtenir une constante de filtrage UR, L étant l'inductance de la spire. Cette spire en court-circuit parcourue par un courant d'opposition de haute fréquence, constitue ainsi un filtre qui est capable de filtrer les composantes parasites du courant à mesurer. De préférence, la spire est constituée de fer doux et est entourée extérieurement par une gaine en cuivre. Une telle spire agit également comme blindage vis-à-vis des champs électromagnétiques externes au dispositif. Dans une réalisation préférée de l'invention, la spire comporte en son intérieur un canal concentrique avec le tore de la spire, dans lequel s'étend le capteur magnétique. Le capteur magnétique peut être un fil en alliage nickel-fer formant une boucle fermée et entouré sur toute sa périphérie par une bobine formée de spires 10 hélicoïdales. Le dispositif de mesure selon l'invention est ainsi constitué par un composant unique qui intègre la spire et le circuit magnétique. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs: la figure 1 représente en coupe partielle un dispositif de mesure de courant selon l'invention dans lequel, la spire et le circuit magnétique sont intégrés en un composant unique, - la figure 2 représente le capteur magnétique qui est également intégré dans le composant montré sur la figure 1. Le dispositif représenté sur la figure 1 pour mesurer l'intensité I d'un courant fort parcourant un fil 1, comprend un capteur magnétique 2 sous la forme d'une boucle entourant le fil 1, une spire 3 en matière conductrice entourant le fil, parcourue par un courant d'opposition, haute fréquence dont l'intensité est ajustée pour annuler le champ magnétique H. Conformément à l'invention, la spire 3 en matière conductrice est fermée donc en court-circuit et elle entoure le capteur magnétique 2. La résistance R de la spire 3 en matière conductrice en court-circuit est ajustée de façon à obtenir une constante de filtrage UR, L étant l'inductance de la 30 spire 3. Dans l'exemple représenté, la spire 3 est constituée de fer doux 4 et est entourée extérieurement par une gaine 5 en cuivre. Comme indiqué sur la figure 1, la spire 3 comporte, en son intérieur un canal 6 concentrique avec le tore de la spire 3, dans lequel s'étend le capteur magnétique 2 représenté en détail sur la figure 2. La figure 2 montre que le capteur magnétique 2 est un fil 7 en alliage 5 nickel-fer (Mumétal) formant une boucle fermée et entouré sur toute sa périphérie par une bobine 8 formée de spires hélicoïdales. Le dispositif de mesure que l'on vient de décrire peut par exemple présenter les caractéristiques suivantes: - diamètre du fil (sans l'isolant) : 4 mm - nature du fil 1: cuivre - diamètre intérieur de la spire torique 3: 15 mm - diamètre extérieur de la spire 3: 45 mm épaisseur de la gaine en cuivre 5: 2 mm - largeur du canal 6: 5 mm. On va maintenant expliquer le fonctionnement du dispositif de mesure que l'on vient de décrire. Le courant d'intensité I parcourant le fil 1 engendre autour de ce fil un champ magnétique H. La spire 3 en court-circuit entourant le fil est parcourue par un courant d'opposition haute fréquence (par exemple 10 Hz) qui est tel qu'il a pour effet d'engendrer un champ magnétique de sens opposé au champ H de façon à annuler ce dernier. Le capteur magnétique 2 intégré dans la spire 3 permet de mesurer le champ magnétique et donc détecter la nullité de ce champ. La mesure de l'intensité du courant d'opposition permet d'obtenir la valeur de l'intensité I. La spire 3 composée d'un noyau en fer doux 4 et d'une gaine extérieure 5 en cuivre présente une résistance R et une inductance L que l'on peut ajuster par construction pour obtenir la constante de filtrage L/R désirée. La spire en court-circuit 3 permet ainsi de filtrer les fréquences parasites en ajustant la fréquence de coupure FI du filtre en jouant sur le dimensionnement des éléments 4 et 5. La fréquence FI est choisie entre la bande passante requise du capteur (10 Hz par exemple) et la fréquence d'échantillonnage FO (10 kHz par exemple). Les composantes de fréquences élevées qui ne sont pas réduites par le courant de compensation ne saturent plus la chaîne de mesure. Il n'y a plus de retard de phase nuisible dû à un filtre du signal magnétique. Le filtre passe bas anti interférence ( anti-aliasing en anglais) est en dehors de la boucle d'asservissement. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour mesurer l'intensité (I) d'un courant fort parcourant un fil (1), comprenant un capteur magnétique (2) sous la forme d'une boucle entourant le fil (1), une spire (3) en matière conductrice entourant le fil (1), parcourue par un courant d'opposition à haute fréquence dont l'intensité est ajustée pour annuler le champ magnétique (H), caractérisé en ce que la spire (3) en matière conductrice est en court-circuit et entoure le capteur magnétique (2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la spire (3) en matière conductrice en court-circuit est une spire fermée. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la résistance R de la spire (3) en matière conductrice en court- circuit est ajustée de façon à obtenir une constante de filtrage LIR, L étant l'inductance de la spire (3). 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la spire (3) est constituée de fer doux (4). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la spire (3) en fer doux (4) est entourée extérieurement par une gaine (5) en cuivre. 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la spire (3) comporte, en son intérieur un canal (6) concentrique avec le tore de la spire, dans lequel s'étend le capteur magnétique (2). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le capteur magnétique (2) est un fil (7) en alliage nickel-fer formant une boucle fermée et entouré sur toute sa périphérie par une bobine (8) formée de spires hélicoïdales.