Brevet FR2979432A1 — publié le 20130301

La présente invention concerne le domaine de la mesure de courant par shunt et plus particulièrement les moyens de lutter contre les perturbations de ces mesures par un champ magnétique. L'invention a plus précisément pour objet un shunt et un compteur de distribution électrique comportant de tels moyens. Etat de la technique On connaît des dispositifs de mesure de courant par shunt exploitant la mesure, entre deux points de me- sure, d'une différence de potentiel représentative du courant traversant le shunt. La chute de tension mesurée permet de déterminer la valeur du courant traversant le tronçon de conducteur situé entre les deux points de me- sure, tronçon dont la résistance est connue, voire cali- brée. Lorsqu'un tel shunt est soumis à un champ magnétique externe (naturel ou d'origine électromagnétique) de fréquence identique un courant mesuré, le champ magnétique peut induire une tension parasite qui vient alors se superposer à la tension mesurée sur le dispositif. Cette tension d'erreur induite perturbe la mesure et peut être à l'origine d'une imprécision de mesure, particulièrement préjudiciable dans des équipements commerciaux de mesure tels que des compteurs de distribution électrique. De tels champs peuvent être créés par la présence, dans l'environnement du shunt, de circuits ou équipements électriques tels que, par exemple, des moteurs ou des conducteurs. Pour remédier à ce problème, il est connu de com- penser la tension d'erreur induite en utilisant une in- ductance qui est reliée au shunt de mesure de manière à être soumise au même champ magnétique externe que celui-ci et qui est dimensionnée et ajustée de telle sorte que la tension induite dans celle-ci par le champ magnétique externe soit sensiblement égale et en opposition à la tension d'erreur induite par ce même champ dans la section de conducteur située entre les deux points de mesure. Cette tension induite est alors ajoutée à la mesure par une connexion adaptée de l'inductance aux points de mesure. Ainsi la tension mesurée est égale à la somme de la tension représentative du courant, d'une tension d'erreur induite et d'une tension générée par l'organe de compensation. Ces deux dernières tensions s'annulant l'une l'autre quel que soit le champ magnétique externe auquel le shunt est soumis, le dispositif réduit la per- turbation de mesure engendrée par le champ magnétique externe. Cette inductance est volumineuse et représente un coût relativement important de réalisation et d'intégration. La reproductibilité de l'inductance pour des séries importantes est soumise à la maîtrise du maté- riau qui la constitue et demande de mettre en place des contrôles supplémentaires sur les approvisionnements. Objet de l'invention Un but de l'invention est de fournir un moyen simple et fiable pour réduire la tension d'erreur induite dans le shunt d'un circuit de mesure de courant électrique. Exposé de l'invention A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un shunt de mesure de courant comportant un conducteur monté en série avec un circuit dont on cherche à mesurer l'intensité et pourvu de deux points de mesure d'une différence de potentiel qui sont écartés l'un de l'autre selon un axe prédéterminé. Un blindage magnétique entoure le conducteur sur une portion couvrant au moins la moitié environ de celle comprise entre les deux points de mesure. Le blindage magnétique réalisé canalise une par- tie du champ magnétique perturbateur externe autour de la portion du conducteur comprise entre les points de me- sure. L'exposition de cette portion au champ magnétique perturbateur est réduite, réduisant par conséquent la tension d'erreur induite dans le shunt. L'invention concerne également un compteur de distribution électrique comportant un shunt du type pré- cité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limita- tifs de l'invention. Brève description des dessins Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue éclatée en perspective d'un shunt, selon un premier mode de réalisa- tion de l'invention, placé sur un conducteur ; - la figure 2 est une vue en perspective de ce shunt, selon un autre angle de vue ; - la figure 3 est une vue en coupe du matériau du blindage suivant un deuxième mode particulier de réalisation du shunt ; - la figure 4 est une vue schématique en coupe partielle d'un shunt selon le deuxième mode de réalisation ; - la figure 5 est une vue analogue à la figure 4 d'un shunt suivant un troisième mode de réalisation. Description détaillée de l'invention En référence aux figures 1 et 2, le shunt 1000 selon l'invention est implanté à l'intérieur d'un comp- teur de distribution électrique 100 qui comprend un conducteur longitudinal généralement désigné 1 qui s'étend parallèlement à une plaque de circuit imprimé 2 portant des pistes conductrices auxquelles le conducteur 1 est électriquement relié. Le conducteur longitudinal 1 est ainsi lié à la plaque de circuit imprimé 2 par l'intermédiaire de deux plots conducteurs 3 et 4. Les deux plots 3 et 4 constituent des points de mesure électriquement reliés aux bornes d'un voltmètre 7 qui mesure une tension V entre ces deux points. La por- tion 5 de conducteur qui s'étend entre les deux plots 3 et 4 forme la partie calibrée du shunt 1000. La portion 5 est géométriquement délimitée par les parois latérales du conducteur entre les deux sections transversales du conducteur 1 situées à l'aplomb des plots 3 et 4 et pos- sède une résistance électrique connue. Un blindage 6 est ici fixé à la plaque de circuit imprimé 2 par l'intermédiaire de 2 tétons de clipage 8 et 9 portés par le blindage 6 et qui coopèrent avec des per- çages 10 et 11 ménagés dans la plaque de circuit imprimé 2. Le blindage 6 s'étend à distance du conducteur 1 de manière à en être électriquement isolé et chevauche une section de celui-ci comprenant au moins la moitié en- viron de la section longitudinale 5. Dans un mode de ré- alisation préférentiel, le blindage 6 couvre un plus que la moitié de cette section. Ce conducteur est, ici, ouvert en ses extrémités axiales traversées par le conducteur longitudinal. Plus précisément, le blindage 6 pos- Bède une forme sensiblement en U dont les ailes s'étendent dans une direction sensiblement parallèle aux faces de la portion 5 qui sont perpendiculaires au circuit imprimé et se rejoignent au-dessus de la portion 5 (c'est-à-dire à l'opposé de la plaque de circuit intégré 2). Dans le mode de réalisation préféré, ces ailes s'étendent au-delà de la face inférieure de la portion 5 afin d'éviter toute perturbation notamment par des effets de bord. Idéalement, le blindage 6 s'étend, selon la di- rection longitudinale, au-delà des plots 3, 4 définissant la portion 5. Le blindage 6 est réalisé en un matériau dont la perméabilité magnétique est relativement élevée et adaptée aux champs magnétiques auxquels il est destiné à être soumis. Le matériau ferromagnétique utilisé est préféren- tiellement un alliage de 80% de nickel, 15% de fer et 5% de molybdène, également connu sous le nom de Mu métal (NiFel5Cu5Mo3). Ces matériaux possèdent la propriété de canaliser le champ magnétique auxquels ils sont soumis. Il est ainsi réalisé, entre les points 3 et 4, un shunt 1000 blindé. La détermination de la valeur du courant I qui traverse le conducteur 1 à partir de la tension mesurée V est effectuée par la loi d'Ohm selon une méthode connue en soi. Le fonctionnement du blindage magnétique 6 est détaillé ci-après. Lorsque le compteur 100 est soumis à un champ magnétique externe B, le conducteur longitudinal 1 est soumis aux effets dudit champ magnétique externe B. Cependant, la portion 5 du conducteur 1 entourée par le blindage magnétique 6 est protégée des effets du champ magnétique B. En effet, le champ magnétique B, lorsqu'il rencontre le blindage 6 est canalisé par celui-ci. Les lignes de champ du champ magnétique B contournent alors la portion 5 sans passer par celle-ci. La déviation de ces lignes de champ est symbolisée sur la figure 2 par des flèches 12. Ainsi, l'effet du champ magnétique B sur la portion 5 du conducteur 1 est réduit. La tension d'erreur induite dans la portion 5 par le champ magnéti- que externe B est donc elle aussi réduite, contribuant ainsi à l'amélioration de la précision de la mesure réalisée par le shunt 1000. Les figures 3 à 5 présentent d'autres modes de réalisation de l'invention. La figure 3 représente en coupe le blindage 6 formé cette fois d'un matériau composite 15. Ce matériau 4 comprend une plaque 13 d'un matériau à forte perméabilité magnétique préférentiellement un alliage de 80% de nickel, 15% de fer et 5% de molybdène, également connu sous le nom de Mu métal (NiFel5Cu5Mo3), entourée d'une gaine isolante électrique 14 telle que, par exemple, une gaine en matériau plastique. La figure 4 représente une vue en coupe d'une section du conducteur longitudinal 1 selon un deuxième mode de réalisation faisant intervenir le matériau compo- site 15 précédemment décrit. Une bande 61 constituée de matériau composite 15 de largeur au moins égale à celle de la portion 5 est découpée et pincée sur la portion 5. Les extrémités 62 et 63 de cette bande 61 s'étendent au- delà de la section transversale de la portion 5 du conducteur longitudinal 1. Ainsi, le blindage 6 est fixé sur la portion 5 tout en étant électriquement isolée de celle-ci par la bande 61. La figure 5 représente une vue en coupe d'une section du conducteur longitudinal 1 selon un troisième mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, le blindage 6 comprend un clip 64 en matériau plastique électriquement isolant. Le clip 64 a une forme de U renversé et dispose de rebords situés en extrémité de ses branches et en saillie vers l'intérieur du U agencée pour permettre son pinçage (c'est-à-dire sa retenue élastique) sur la portion 5. Le clip 64 porte une bande 65 d'un alliage à forte perméabilité magnétique, préférentiellement un ma- tériau comprenant 80% de nickel, 15% de fer et 5% de mo- lybdène, également connu sous le nom de Mu métal (NiFel5Cu5Mo3) de largeur au moins égale à celle de la portion 5. Les extrémités 66 et 67 de cette bande 61 s'étendent au-delà de la section transversale du conduc- teur longitudinal 1. La bande 65 et le clip 64 sont liés ensemble par collage. Ainsi le blindage 6 réalisé par la bande 65 est clipé sur la portion 5 tout en étant électriquement isolé du conducteur longitudinal 1. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle par les revendications. En particulier, - bien qu'ici que définie une le shunt 1000 soit monté sur plaque de circuit imprimé l'invention s'applique également à d'autres supports comme par exemple une platine séparée par le châssis du compteur électrique ; - bien qu'ici les moyens de fixation du blindage sur son support consistent en des tétons de clipage, l'invention peut faire intervenir d'autres moyens de fixation tels que, par exemple, des vis, des adhésifs, des ressorts, etc. - bien qu'ici le blindage magnétique 6 soit sen- siblement en forme de U, l'invention s'applique à toute autre forme de blindage telles que Oméga, triangle, C, ... - bien qu'ici le blindage magnétique couvre complètement le shunt 1000, l'invention s'applique à toute autre surface de blindage placée sur et autour du shunt. - bien qu'ici, les points de mesure 3 et 4 rem- plissent également une fonction de support du conducteur longitudinal 1, ces deux fonctions peuvent être dissociées et la mesure de tension s'effectuer par des conducteurs rapportés sur la portion 5 ; - bien qu'ici le conducteur longitudinal 1 soit de section sensiblement rectangulaire, l'invention s'applique a un conducteur de toute forme telle que circulaire, carré spiralé, ... - bien qu'ici le conducteur longitudinal 1 soit non isolé, l'invention s'applique également à des conduc- teurs isolés ; - bien qu'ici le matériau composite 15 comprenne un alliage de 80% de nickel, 15% de fer et 5% de molybdène, également connu sous le nom de Mu métal (NiFe15Cu5Mo3), l'invention s'applique également à d'autres types de matériaux à forte perméabilité magnétique tels que aciers doux, ou un alliage de 80% de nickel, 15% de fer connu sous le nom de Permalloy; - bien qu'ici le matériau composite 15 soit isolé à l'aide d'une gaine de matériau plastique, l'invention s'applique également à d'autres types de matériaux électriquement isolants tels que, par exemple : caoutchouc, verre, papier, liège, - bien qu'ici l'invention ait été décrite en re- lation avec un compteur électrique, l'invention est ap- plicable à d'autres types de dispositifs électriques.