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?.L..rl:b'.L.CT101#.:.,,LciI.Ti:3 AUX .i:QUIw::.r7.^1S LL.CLRItIIS DES CONTEURS Dh FLUIDE.- La présente invention se rapporte aux appareils de mesure électri-
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quesà moteurs et particulièrement au système d'amortissement dans ces nappa- reils du type à induction.
Il est nécessaire de prévoir, pour les appareils de mesure élec- triques enregistreurs, des procèdes pour amortir l'élément tournant de manière à ce que sa vitesse soit une fonction de la grandeur électrique à mesurer. Il est de pratique courante d'employer dans la construction des appareils de me- sure enregistreurs à induction, différents systèmes d'amortissement constitués
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ordinairement d'un disque et d'aimants. Dans les wattheuremètres à induction normalement employés, il est prévu un disque tournant en métal conducteur ac- tionné par le système magnétique se trouvant sous l'influence d'un aimant amor- tisseur.
Bien qu'il soit connu depuis longtemps que le flux moteur d'un tel système produit également un effet amortisseur sur le disque, cet effet amor- tisseur n'a jamais été utilisé jusqu'à présent et était ,en fait, considéré coma un inconvénient étant donné qu'il entraîne certaines erreurs dans le fonctionnement de l'appareil, à moins que ces erreurs n'aient été compensées.
Conformément à l'invention, l'effet amortisseur du système magné- tique moteur est fortement ace-ru au point que ce même système magnétique suf- fit pour produire l'effet amortisseur nécessaire et que l'emploi d'un aimant séparé peut être évité. Plus spécialement, l'invention prévoit l'utilisation du flux de la bobine de tension de l'appareil pour produire l'effet amortis- seur et s'applique particulièrement aux compteurs de fluides électriques. Elle est définie dans la description ci-jointe-et dans les dessins ci-annexés par- mi lesquels : la Pig.l représente les parties essentielles de l'appareil de me- sure réalisé suivant l'invention et la Fig.2 montre les connexions électriques de l'appareil de mesure faisant l'objet de l'invention lorsqu'il est employé comme compteurs de flui- des.
On remarquera que les parties constitutives de l'appareil repré- senté Fig.l paraîtront sensiblement les mêmes que l'élément moteur d'un watt- heuregètre ordinaire à induction et en fait, l'appareil décrit diffère seule- ment dans ses dimensions de l'élément moteur d'un wattheuremètre ordinaire.
Ces différentes parties comprennent un noyau magnétique soumis aux différences de potentiel avec son enroulement 11, un noyau 12 sur leque.L sont:bobinées les bobines d'intensité 13 et l'armature intermédiaire,de préférence un disque 14 en métal conducteur monté de manière à pouvoir tourner autour de l'arbre 15.
La coopération des flux de la bobine de tension et de la bobine d'intensité d'un tel appareil produisant la rotation du disque est bien connue et sous ce rapport l'appareil de notre invention est semblable en principe au autres ap- pareilsdu même type.
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De manière à préciser les différences de dimensions relatives dont il a été question plus haut, certaines valeurs comparatives seront don- nées ci-dessous de manière à définir l'invention, mais sans cependant la li- miter à ces données, L'élément moteur d'un wattmètre à induction du type or- dinaire de dimensions normales représenté Fig.l, présente des entrefers "A" dans le noyau de la bobine de tension entre pôles intérieurs et extérieurs de
1,15 mm. et un entrefer "B" de 5 mm. entre ce même noyau et le noyau de la bo- bine d'intensité du courant; dans cet entrefer, un disque 14 est prévu.
Lors- que ces dimensions relatives sont appliquées, la majeure partie des flux des bobines de tension et d'intensité coupant le disque, coopèrent pour produire un couple proportionnel au produit des dits flux, c'est-à-dire proportionnel à la tension E multiplié par le courant I pour un facteur de puissance cons- tant et au produit El cos # pour un facteur de puissance variable. Cependant, dans des conditions de surtensions et de surcharges, ces flux augmentent et traversent l'entrefer "B" au point de produire un effet amortisseur apprécia- ble sur le disque. 0-et effet est constaté par un abaissement caractéristi- que dans la courbe de charge d'un wattheuremètre à induction en cas de surchar- ge. L'effet amortisseur ainsi produit est proportionnel au carré du flux amor- tisseur coupant le disque.
Différents procédés ont été utilisés avec plus ou moins de succès pour compenser cette source d'erreurs dans l'appareil.
En général, on prévoit aussi grand que possible le couple moteur et l'amortissement produit ordinairement par un aimant séparé par rapport à l'effet d'amortissement variable dû au système magnétique moteur.
Il a été reconnu qu'en augmentant l'entrefer A de 1,15 mm environ à 3,25 mm. et en réduisant l'entrefer B de 5 mm. à 4,30 mm., l'importance du flux dû à la bobine de tension qui traverse l'entrefer B et qui a un effet amortisseur sur le disque est augmenté à un tel degré que l'aimant séparé or- dinairement prévu. pour l'amortissement peut être évité. En d'autres mots, le flux amortisseur dû à la bobine de tension qui, dans ce cas, toujours existe est augmenté jusqu'à une valeur suffisante pour contrôler la vitesse du disque.
Le flux dû à la bobine de tension à travers l'entrefer B est de préférence pré- vu plusieurs fois plus grand que celui prévu dans les appareils de construction ordinaire. Il peut, par exemple, être pris 4 à 5 fois plus grand que dans les appareils ordinaires. Si le flux dû à la bobine de tension à travers l'entrefer
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est cinq fois plus grand, la partie de ce flux ayant un effet amortisseur croit avec son carré et sera 25 fois plus grand que la valeur nor:nale. Jette augmentation considérable du flux amortisseur dû à la oobine de tension ren- place le flux amortisseur ordinairement prévu et rend inutile un autre système d'amortissement.
Si le flux da à la bobine de tension à travers l'entrefer principal est augmentede 500%, le couple moteur sera ordinairement accru dans les mêmes proportions. Une telle augmentation dans le couple moteur est, non seulement pas nécessaire, mais donnerait un rapport anormal entre le couple moteur et le couple amortisseur. De manière à garder au couple moteur des li- mites raisonnables, les ampère-tours de 1'électro-aimant de la booine d'intensi- té sont réduits considérablement par rapport à ceux généralement employés; pour fixer les idées, les ampères-tours de l'electro-aimant de la bobine d'intensité pour le nouveau type d'appareil décrit, seront réduits à 15% de ce qui est nor- mal.
Dans ces conditions, avec un flux moteur dû à la bobine de tension de cinq fois plus grand que le flux normal et un flux dû à la bobine d'intensité égal à 15%du flux normal, on obtiendra un couple moteur de 65%du couple normal. On peut augmenter le couple moteur en se servant d'un disque dont la résistance est plus faible que normale. tes trois facteurs : augmentation du flux dû à la bobine de tension à travers l'entrefer principal, la diminution du flux dû à la bobine d'intensité, et l'augmentation de la conductibilité de l'armature peuvent être variés dans des limites telles qu'on ootient une relation convena- ble entre le couple moteur et l'amortissement nécessaire pour produire un vi- tesse du disque proportionnelle au couple moteur.
L'augmentation considérât) le du flux dû à la bobine de tension à travers le disque est obtenue plutôt par une forme nouvelle des noyaux que par une augmentation des ampères-tours de la bobine de tension, bien que cette augmentation des ampères-tours peut être uti- le dans certaines limites.
Comme le flux dû à la bobine d'intensité est forte- ment diminué dans cet appareil, l'énergie consommée est réduite par rapport à un appareil du type normal, Il n'est plus nécessaire de conserver des couples moteurs et amortisseurs élevés pour éviter l'effet amortisseur dû au flux mo- teur cela, parce que le flux dû à la bobine de tension est utilisa pour l'a- mortissement et parce que le flux dû à la bobine d'intensité du courant estré- duit à une valeur telle que l'effet amortisseur est négligeable aux chargesnor-
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males de l'appareil. On a remarqué que l'augmentation du flux dû à la bobine de tension traversant le disque a une tendance à produire des vibrations dans ce dernier.
Pour éviter des vibrations qui pourraient être néfastes, on préfère se servir d'un disque plus lourd qu'à l'ordinaire. Pour fixer les idées, alors que l'on employait un disque en aluminium d'une épaisseur de 0,56 mm. , on emploiera un disque en cuivre de 0,89 mm. Un disque de cette dimession est assez lourd pour s'opposer à des vibrations qui pourraient être nuisibles aux supports du disque. la conductibilité du disque est au-delà de ce qui est nor- mal et ce fait présente les conséquences envisagées plus haut en ce qui con- cernent les couples de l'appareil.
Dans de telles conditions, les aimants amor tisseurs et leurs supports peuvent être évités, le couple moteur est proportion- nel à E.I. dans le cas où le facteur de puissance est constant, et à E.I.cos# dans le cas où le facteur de puissance est variable. Le flux d'amortissement dû à la bobine de tension est proportionnel à E.2 et la vitesse S de l'appareil est proportionnelle à E.I c'est-à-dire I/E.
On se rendra compte qu'un tel appareil pout être employé ,sans aucune modification, pour mesurer une conduc tance variable. Dans ce cas, il est connecté comme représenté Fig.2. la résistance 16 dont la conductance est à mesurer étant alimentée par la même source de courant alternatif 17 que la bobine de tension 11 de l'appareil. Le courant I passant à travers la résis- tance 16 et la bobine 13 de l'appareil est proportionnel à la aonductance de la résistance 16, et à la tension E de la source 17. La valeur de la conductance de la résistance 16 est donc proportionnelle à I/E et ce rapport, comme on l'a montré plus haut, est précisément proportionnel à la vitesse de rotation du disque lors que E et I représentent respectivement la tension et le courant appliqués aux bobines 11 et 13 respectivement.
Dans la Fig.2, 16 représente une résistance de "Flow-meter" destinée à mesurer l'écoulement d'un fluide dans un tube 25. La résistance 16 est placée dans la branche verticale 18 d'une chambre en forme de U 19. L'autre branche de cette chambre est légèrement plus large et dans les deux branches est placé un liquide bon conducteur comme du mercure. Dans le tube 25, a été prévu une tuyère 22 qui produit une différence de pression entre ses deux extrémités dépendant de
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de la vitesse d'écoulement du fluide dans le conduit 25.
Les deux extrémités de la tuyère communiquent avec les deux branches de la chambre en forme de U au-dessus des niveaux du mercure, par l'intermédiaire des tuyaux 3 et 24, de manière à ce que les surfaces de mercure dans les deux branches de la chambre en forme de U soient soumises à cette différence de pression. Lorsqu'il n'exis- te pas d'écoulement de fluide dans le tube 25, la différence de pression étant nulle, le mercure dans les deux branches se trouvera à la même hauteur, et juste en-dessous de l'extrémité inférieure de la résistance 16.
Lorsque le fluide s'écoulera dans le tube 25 dans le sens indiqué par la flèche, une dif- férence de pression se produira entre les deux extrémités de la tuyère qui aura pour effet de faire monter dans la branche 18, la hauteur du mercure noyant une partie de la résistance 16, comme représenté sur la Fig. 2, et va- riant par le fait même sa conductance. Une extrémité da la résistance 16 est connectée à un des pôles de la source 17 et la chambre métallique 19 est con- nectée à l'autre pôle de la même source à travers la bobine de courant 13 de l'appareil. Il en résultera que l'intensité du courant dans l'appareil sera proportionnelle à la vitesse d'écoulement du fluide dans le tube 25.
Il est évident que pour une hauteur déterminée du mercure dans la brancne 18 correspondant à une certaine vitesse d'écoulement dans les tubes
25, l'appareil tournera à une vitesse déterminée et que des variations dans la tension de la source 17 n'auront pas d'influence sur cette vitesse car des @ variations d'intensités dans les courants à travers la résistance 16 produites par des variations de tension sont compensées par une variation correspondante dans le flux amortisseur de l'appareil. Il en résulte que l'appareil enregistre correctement les écoulements du fluide dans le tube 25 et qu'il n'est pas né- cessaire de le munir d'un régulateur de tension.
D'autres arrangements peuvent être employés pour varier le cou- rant dans la bobine d'intensité de l'appareil dans la proportion de la vitesse d'écoulement du fluide dans le tube 25, comme par exemple un transformateur à mercure décrit dans le brevet belge No 317.370.-
Bien que nous ayons particulièrement décrit une application de l'invention à un compteur de fluide, il est entendu qu'elle ne se limite pas à cette application particulière car il est évident que si le source de courant est maintenue à un potentiel constant E comne c'est le cas généralement,
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l'appareil peut être utilisé sans aucune modification comme wattheuremètre.
Si la différence de potentiel et le facteur de puissance sont constants, l'appareil peut être utilisé,sans aucune modification, comme ampère- heuremètre.
On peut même disposer l'appareil de manière à ce que la partie du flux dû à la bobine de tension qui produit l'effet d'amortissement, soit main- tenue constante lors de variations dans la tension E en faisant passer cette portion du flux à travers un circuit magnétique saturé.
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