Compteur d'électricité à induction
La présente invention concerne un compteur d'électricité à induction à disque, comportant deux circuits magnétiques disposés de part et d'autre du disque, le circuit magnétique de tension étant en forme de M tandis que le circuit magnétique de courant est en forme de U. Les flux respectivement créés dans ces deux circuits magnétiques agissent, dans un entrefer principal qui les sépare, sur le disque mobile dont la vitesse est, comme connu, proportionnelle dans certaines limites à la quantité d'énergie débitée par la source.
L'invention a pour but de permettre la réalisation d'un compteur de ce genre dans lequel l'influence parasite du couple d'auto-freinage, qui est proportionnel au carré du nombre des ampères-tours développés dans l'enroulement de courant, est fortement diminuée, tout en conservant un couple moteur élevé.
Ce résultat procure une excellente tenue du compteur aux faibles charges, ainsi qu'aux fortes surcharges, pouvant atteindre plusieurs fois la valeur du courant nominal.
L'invention a également pour but de permettre la réalisation d'un compteur de construction compacte, et possédant en outre des moyens permettant d'effectuer le réglage du couple moteur, du déphasage du flux de courant par rapport au flux de tension, ainsi que le réglage aux faibles charges, d'une façon relativement simple.
Le compteur d'électricité à induction à disque suivant l'invention, dans lequel les circuits magnétiques de tension et de courant ne sont couplés magnétiquement qu'à travers des entrefers, est caractérisé, d'une part, en ce que le circuit magnétique de courant comporte dans sa partie médiane un entrefer à faces parallèles et, d'autre part, en ce qu'une bobine de courant ajustable axialement entoure ledit entrefer.
La présence de l'entrefer dans la partie médiane du circuit magnétique de courant conduit à une di minution du flux magnétique de courant, ce qui provoque la diminution du couple d'auto-freinage proportionnel au carré du nombre des ampères-tours développés dans l'enroulement de courant. Néanmoins, grâce au fait que le circuit magnétique de tension en forme de M et que le circuit magnétique de courant en forme de U ne sont couplés magnétiquement l'un avec l'autre que par des entrefers, il se développe dans le compteur un couple moteur élevé.
On obtient ainsi un rapport particulièrement favorable entre le couple moteur et le couple d'auto-frei- nage.
En outre, il existe un avantage essentiel du fait que la bobine de courant entourant l'entrefer du circuit magnétique de courant est ajustable axialement.
En effet, par translation de cette bobine dans le sens axial, la répartition des flux de dispersion dus à l'existence de l'entrefer se trouve modifiée dans les deux branches, ce qui agit sur la répartition du flux magnétique de courant dans les pôles du circuit magnétique de courant. On obtient de cette façon, par un moyen très simple, la production d'un couple auxiliaire, positif ou négatif, qui améliore la courbe d'erreurs du compteur.
Enfin, ces dispositions permettent une fabrication particulièrement simple, car les deux moitiés du circuit magnétique de courant peuvent tre simplement enfoncées de chaque côté de la bobine de courant préparée à l'avance.
L'entrefer à faces parallèles existant dans la partie médiane du circuit magnétique de courant peut tre disposé obliquement par rapport à l'axe longitudinal de cette partie médiane de façon que l'une au moins des extrémités dudit entrefer soit partiellement en dehors de la bobine de courant. Dans ces conditions, on peut obtenir un moyen de réglage du couple moteur du fait de l'introduction possible dans l'entrefer, d'une lame magnétique. On peut également obtenir un moyen de réglage du déphasage du flux de courant par rapport au courant, indépendant du moyen de réglage susindiqué, en introduisant dans l'entrefer une lame en métal ou alliage non magnétique mais conducteur.
Enfin l'existence de cet entrefer permet d'obtenir un dispositif de réglage aux faibles charges particulièrement efficace. Ce dispositif peut tre constitué par une pièce d'appel de flux, liée au circuit magnétique de tension, de manière connue en soi, qui comporte à sa partie située entre les deux becs polaires du circuit magnétique de courant, une pièce pivotable en matériau magnétique.
Une forme d'exécution de l'invention est représentée à titre d'exemple, aux dessins ci-joints dans lesquels:
la fig. 1 est une vue d'ensemble des circuits ma gnétiques d'un compteur;
la fig. 2 montre des courbes relatives aux champs de tension et de courant;
la fig. 3 est une vue de détail du circuit magnétique de courant;
la fig. 4 est une vue en perspective des deux circuits magnétiques du compteur.
Comme représenté à la fig. 1, le compteur comprend un circuit magnétique en forme de M avec un noyau central 1 et deux pièces polaires extérieures 2.
Ce circuit magnétique dit circuit magnétique de tension est excité par un courant passant dans une bobine 3 et qui est proportionnel à la tension de la source d'énergie. I1 comprend également un circuit magnétique 4 en forme de U avec deux pièces polaires 5 qui s'épanouissent vers le centre en formant des becs Sa. Ce circuit magnétique 4 dit circuit magnétique de courant est excité par une bobine 6 parcourue par le courant débité par la source ou un courant proportionnel.
Dans l'entrefer 7 est disposé un disque de comptage 8 tournant autour de l'axe de symétrie 7a commun aux deux circuits magnétiques.
Le flux utile du circuit magnétique de tension se ferme principalement à travers les pôles 5 du circuit magnétique de courant pour revenir aux pièces polaires 2 du circuit magnétique de tension et, pour une faible partie, par une pièce d'appel de flux 9 liée par ailleurs magnétiquement aux pièces polaires 2.
De mme, le flux du circuit magnétique de courant se ferme principalement à travers le circuit magnétique de tension et pour une très faible partie par la pièce 9.
Les deux circuits magnétiques de tension et de courant ne possèdent aucune pièce de liaison magnétique directe. En outre, les deux circuits magnétiques sont fixés l'un par rapport à l'autre par des pièces non magnétiques (non représentées). Les deux circuits magnétiques peuvent tre respectivement fixés par des colonnettes en métal non magnétique sur un bâti en matériau non magnétique (matière moulée en matériau isolant ou en alliage en aluminium par exemple). Les colonnettes de fixation peuvent aussi faire partie du bâti. Grâce à cette disposition, le flux émanant des pôles du circuit magnétique de tension et pénétrant dans le circuit magnétique de courant passe obligatoirement à travers le disque. Il en est de mme pour le flux émanant des pôles du circuit magnétique de courant et pénétrant dans le circuit magnétique de tension.
En d'autres termes, toute ligne de force du champ produit par le circuit magnétique de tension, ou du champ produit par le circuit magnétique de courant, et qui passe à la fois dans les deux circuits magnétiques, traverse deux fois le disque.
Les circuits magnétiques de tension et de courant n'ayant pas de liaison magnétique directe, le flux de tension présente, en grandeur et en phase, les valeurs optima pour développer un couple maximum, avec le flux de courant, notamment dans les parties du disque respectivement situées sous les pôles latéraux du circuit magnétique de tension, comme le montre la fig. 2 représentant les champs de tension H2 ; et de courant Hui ; à titre indicatif, la courbe H'u représente la répartition du champ de tension, obtenue dans un compteur où le champ magnétique de tension se referme principalement par les pièces magnétiques de liaison des deux circuits magnétiques.
De plus, le circuit magnétique de courant comporte, dans sa jambe médiane reliant les deux pôles, un entrefer supplémentaire 10. Cet entrefer est préférablement placé symétriquement par rapport à l'axe de symétrie 7a. Ses faces sont parallèles, et il peut tre disposé soit perpendiculairement aux lignes de force du flux magnétique circulant dans la jambe médiane (fig. 1), soit obliquement par rapport à ces lignes de force (fig. 3 et 4).
Comme le montre la fig. 1, le circuit magnétique de courant 4 est muni d'une seule bobine de courant 6, disposée sur sa partie médiane de telle manière qu'elle entoure l'entrefer 10. La bobine de courant 6 est dimensionnée de telle sorte qu'elle est réglable axialement sur cette partie médiane par rapport à l'entrefer. Celui-ci est la cause d'une dispersion du flux magnétique produit par la bobine de courant 6.
Par ajustement axial de cette bobine, on peut modifier la répartition de ce flux dans les pièces polaires 5 et, ainsi, produire un couple auxiliaire positif ou négatif, afin d'améliorer la courbe d'erreurs du comp- teur.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur la fig. 1, l'entrefer 10 est perpendiculaire à l'axe longitudinal de la partie médiane du circuit magnétique de courant. Si l'entrefer, comme cela est indiqué sur les fig. 3 et 4, est incliné de telle sorte qu'une de ses extrémités soit partiellement en dehors de la bobine de courant 6, il est possible d'obtenir des moyens de réglage de réalisation particulièrement simple. Par introduction plus ou moins profonde d'une lame magnétique 1 1 dans cet entrefer incliné 10, on peut modifier le couple moteur par variation du flux ma gnétique de courant, sans que le déphasage de ce flux magnétique soit notablement perturbé par rapport au courant. On obtient ainsi un moyen de réglage du compteur en charge non inductive.
De plus, par introduction plus ou moins profonde dans l'entrefer incliné 10 d'une lame en métal ou alliage non magnétique mais conducteur, on peut alors modifier le déphasage du flux magnétique du courant par rapport au courant, sans que ce flux magnétique soit notablement modifié. On a ainsi un moyen de réglage en charge inductive, qui agit indépendamment du moyen de réglage du couple moteur.
La fig. 3 représente une forme de réalisation particulièrement avantageuse des dispositifs permettant de réaliser ces réglages.
Dans cette forme de réalisation, la fente 10 est inclinée par rapport à l'axe de la branche médiane du circuit magnétique de courant, de sorte que son accès n'est t pas empché par l'enroulement 6, ce qui rend possible l'introduction et le déplacement faciles des organes de réglage en charge inductive et non inductive.
Deux lames de réglage 11 et 12 sont respectivement entraînées par des rouleaux 13 et 14 euxmmes commandés par des boutons de manoeuvre 15 et 16. Une pièce 17 intercalée entre les lames 11 et 12 évite l'entraînement réciproque de ces lames.
Du fait de l'entrefer 10 qui sépare magnétiquement les deux surfaces polaires 5, il devient possible de porter celles-ci à des potentiels magnétiques légèrement différents, par une très faible dérivation de flux de tension; ce résultat est obtenu au moyen d'une pièce magnétique 18 en contact avec la pièce d'appel de flux 9 et dont le déplacement fait varier en sens inverses ses réluctances de fuite par rapport aux pôles 5. On réalise ainsi un réglage aux faibles charges.
Induction electricity meter
The present invention relates to a disc induction electricity meter, comprising two magnetic circuits arranged on either side of the disc, the voltage magnetic circuit being M-shaped while the current magnetic circuit is U-shaped. The fluxes respectively created in these two magnetic circuits act, in a main air gap which separates them, on the movable disk, the speed of which is, as known, proportional within certain limits to the quantity of energy delivered by the source.
The object of the invention is to allow the production of a counter of this type in which the parasitic influence of the self-braking torque, which is proportional to the square of the number of ampere-turns developed in the current winding, is greatly reduced, while maintaining high engine torque.
This result provides excellent resistance of the meter to low loads, as well as to strong overloads, which can reach several times the value of the nominal current.
The object of the invention is also to allow the production of a meter of compact construction, and further possessing means making it possible to adjust the motor torque, the phase shift of the current flow with respect to the voltage flow, as well as adjustment to low loads, in a relatively simple way.
The disc induction electricity meter according to the invention, in which the magnetic voltage and current circuits are magnetically coupled only through air gaps, is characterized, on the one hand, in that the magnetic circuit of current comprises in its middle part an air gap with parallel faces and, on the other hand, in that an axially adjustable current coil surrounds said air gap.
The presence of the air gap in the middle part of the magnetic current circuit leads to a reduction in the magnetic current flow, which causes a decrease in the self-braking torque proportional to the square of the number of ampere-turns developed in the current winding. However, thanks to the fact that the M-shaped voltage magnetic circuit and the U-shaped current magnetic circuit are magnetically coupled with each other only through air gaps, a torque develops in the meter high motor.
A particularly favorable ratio is thus obtained between the engine torque and the self-braking torque.
In addition, there is an essential advantage that the current coil surrounding the air gap of the magnetic current circuit is axially adjustable.
Indeed, by translation of this coil in the axial direction, the distribution of the dispersion fluxes due to the existence of the air gap is modified in the two branches, which acts on the distribution of the magnetic current flux in the poles. of the magnetic current circuit. In this way, by a very simple means, the production of an auxiliary torque, positive or negative, which improves the error curve of the meter is obtained.
Finally, these arrangements allow particularly simple manufacture, since the two halves of the magnetic current circuit can simply be inserted on each side of the current coil prepared in advance.
The gap with parallel faces existing in the middle part of the magnetic current circuit can be disposed obliquely with respect to the longitudinal axis of this middle part so that at least one of the ends of said gap is partially outside the coil. current. Under these conditions, a means of adjusting the motor torque can be obtained due to the possible introduction into the air gap of a magnetic blade. It is also possible to obtain a means for adjusting the phase shift of the current flow with respect to the current, independent of the above-mentioned adjustment means, by introducing into the air gap a non-magnetic but conductive metal or alloy blade.
Finally, the existence of this air gap makes it possible to obtain a particularly effective low load adjustment device. This device can be constituted by a flow-calling part, linked to the magnetic voltage circuit, in a manner known per se, which comprises at its part located between the two pole tips of the magnetic current circuit, a pivotable part made of magnetic material. .
One embodiment of the invention is shown by way of example, in the accompanying drawings in which:
fig. 1 is an overview of the magnetic circuits of a counter;
fig. 2 shows curves relating to the voltage and current fields;
fig. 3 is a detailed view of the magnetic current circuit;
fig. 4 is a perspective view of the two magnetic circuits of the counter.
As shown in fig. 1, the meter includes an M-shaped magnetic circuit with a central core 1 and two outer pole pieces 2.
This magnetic circuit, called the voltage magnetic circuit, is excited by a current flowing through a coil 3 and which is proportional to the voltage of the energy source. I1 also includes a U-shaped magnetic circuit 4 with two pole pieces 5 which open out towards the center, forming tips Sa. This magnetic circuit 4, called the current magnetic circuit, is excited by a coil 6 through which the current supplied by the source or a proportional current.
In the air gap 7 is arranged a counting disc 8 rotating around the axis of symmetry 7a common to the two magnetic circuits.
The useful flux of the magnetic voltage circuit closes mainly through the poles 5 of the magnetic current circuit to return to the pole pieces 2 of the magnetic voltage circuit and, for a small part, by a flux draw piece 9 linked by elsewhere magnetically to the pole pieces 2.
Likewise, the flow of the magnetic current circuit closes mainly through the magnetic voltage circuit and for a very small part through part 9.
The two magnetic circuits of voltage and current do not have any part of direct magnetic connection. In addition, the two magnetic circuits are fixed relative to each other by non-magnetic parts (not shown). The two magnetic circuits can be respectively fixed by columns of non-magnetic metal on a frame of non-magnetic material (material molded from an insulating material or from an aluminum alloy, for example). The fixing posts can also be part of the frame. Thanks to this arrangement, the flux emanating from the poles of the magnetic voltage circuit and entering the magnetic current circuit necessarily passes through the disc. The same is true for the flux emanating from the poles of the magnetic current circuit and entering the magnetic voltage circuit.
In other words, any line of force of the field produced by the magnetic voltage circuit, or of the field produced by the magnetic current circuit, and which passes through both magnetic circuits at the same time, crosses the disk twice.
The magnetic circuits of tension and current not having a direct magnetic connection, the flow of tension presents, in magnitude and in phase, the optimum values to develop a maximum torque, with the flow of current, in particular in the parts of the disc respectively located under the lateral poles of the magnetic voltage circuit, as shown in fig. 2 representing the H2 voltage fields; and Hui current; As an indication, the curve H'u represents the distribution of the voltage field, obtained in a meter where the magnetic voltage field is closed mainly by the magnetic connecting pieces of the two magnetic circuits.
In addition, the magnetic current circuit comprises, in its middle leg connecting the two poles, an additional air gap 10. This air gap is preferably placed symmetrically with respect to the axis of symmetry 7a. Its faces are parallel, and it can be arranged either perpendicular to the lines of force of the magnetic flux circulating in the middle leg (fig. 1), or obliquely with respect to these lines of force (fig. 3 and 4).
As shown in fig. 1, the magnetic current circuit 4 is provided with a single current coil 6, arranged on its middle part in such a way that it surrounds the air gap 10. The current coil 6 is dimensioned such that it is axially adjustable on this middle part relative to the air gap. This is the cause of a dispersion of the magnetic flux produced by the current coil 6.
By axial adjustment of this coil, it is possible to modify the distribution of this flux in the pole pieces 5 and, thus, to produce a positive or negative auxiliary torque, in order to improve the error curve of the meter.
In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the air gap 10 is perpendicular to the longitudinal axis of the middle part of the magnetic current circuit. If the air gap, as shown in fig. 3 and 4, is inclined so that one of its ends is partially outside the current coil 6, it is possible to obtain adjustment means of particularly simple construction. By more or less deep introduction of a magnetic blade 11 into this inclined air gap 10, the motor torque can be modified by varying the magnetic current flow, without the phase shift of this magnetic flux being significantly disturbed with respect to the current. A means of adjusting the counter in non-inductive load is thus obtained.
In addition, by more or less deep introduction into the inclined air gap 10 of a non-magnetic but conductive metal or alloy blade, it is then possible to modify the phase shift of the magnetic flux of the current with respect to the current, without this magnetic flux being significantly modified. There is thus an inductive load adjustment means, which acts independently of the motor torque adjustment means.
Fig. 3 shows a particularly advantageous embodiment of the devices enabling these adjustments to be made.
In this embodiment, the slot 10 is inclined with respect to the axis of the middle branch of the magnetic current circuit, so that its access is not prevented by the winding 6, which makes possible the easy introduction and displacement of the regulating devices in inductive and non-inductive load.
Two adjustment blades 11 and 12 are respectively driven by rollers 13 and 14 themselves controlled by operating buttons 15 and 16. A part 17 interposed between the blades 11 and 12 prevents the reciprocal driving of these blades.
Due to the air gap 10 which magnetically separates the two pole surfaces 5, it becomes possible to bring the latter to slightly different magnetic potentials, by a very small bypass of voltage flux; this result is obtained by means of a magnetic part 18 in contact with the inflow part 9 and whose movement causes its leakage reluctances to vary in opposite directions with respect to the poles 5. An adjustment is thus carried out at low loads. .