Procédé pour mesurer un courant continu et appareil pour sa mise en oeuvre
La présente invention comprend un procédé pour mesurer un courant continu passant dans un conducteur entouré par un noyau à haute perméabilité, et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Elle concerne notamment la mesure de courant continu de l'ordre de 500 à 1000000 amp ou plus. Des courants d'une telle grandeur se rencontrent fréquemment dans l'industrie, par exemple dans les installations d'alimentation utilisées dans l'extraction de l'aluminium et dans des procédés électrochimiques similaires.
La mesure d'un courant de l'ordre de 1000 à 100000 amp ou plus pose un certain nombre de problèmes difficiles. Deux solutions principales ont été proposes à ces problèmes. La première consiste à insérer un shunt d'une résistance connue en série avec le courant à mesurer, puis à mesurer la chute de tension en travers du shunt au moyen d'un équipement connu. Cette solution est utilisée de façon très générale mais présente des inconvénients en ce sens que les shunts et les millivoltmètres utilisés sont très coûteux et que les shunts tendent à se consumer.
En outre, les shunts présentent une très forte puissance de dissipation, ils sont sujets à des changements d'étalonnage dus au vieillissement et à la corrosion, et nécessitent l'interruption du courant dans les barres omnibus pour leur installation et leur entretien. Enfin, l'appareil de mesure n'est pas isolé électriquement de la barre omnibus et constitue de ce fait un danger.
L'autre solution proposée consiste à employer un dispositif sans shunt utilisant le phénomène connu selon lequel un courant passant à travers un conducteur crée un flux entourant ce conducteur. On a proposé de mesurer la densité du flux entourant le conducteur et, comme cette densité est proportionnelle au courant passant dans le conducteur, l'instrument mesurant cette densité de flux peut être calibré pour donner directement le courant dans le conducteur.
L'usage d'un tel dispositif n'est pas pratique quand on mesure la densité du flux dans l'air. Premièrement, la densité du flux est en rapport avec la géométrie du conducteur et avec la position du dispositif détecteur par rapport à ce conducteur.
Secondement, l'introduction d'un détecteur dans le champ magnétique tend à influencer la trajectoire des lignes de flux et introduit une variable dans le dispositif pour laquelle on ne peut trouver aucune compensation précise. Troisièmement, le dispositif mesure des champs de flux parasites.
On a proposé d'entourer le conducteur d'un noyau de fer et de mesurer la densité du flux dans ce noyau.
Cette méthode est assez satisfaisante pour la mesure de petits courants, mais quand les courants à mesurer sont de l'ordre de 1000 amp ou plus, le noyau de fer tend à se saturer avant qu'une mesure puisse être effectuée et, quand il est saturé, le noyau est aussi inutile que si le détecteur était disposé dans l'air. Pour éviter la saturation, on a proposé d'appliquer au noyau un champ de compensation proportionnel ou égal au champ créé par le courant passant dans le conducteur. Pour cela, on peut disposer une armature rotative dans l'entrefer du noyau entourant le conducteur. Le courant produit par l'armature tournant dans le champ du noyau est amplifié et deux enroulements sur le noyau, à travers un circuit à réaction négative, maintiennent la densité du flux dans le noyau au-dessous du niveau de saturation.
Ces moyens présentent deux inconvénients. Le plus important est qu'une grande force d'entraînement (force magnétomotrice ou ampères-tours) est nécessaire pour réduire efficacement à zéro le flux créé par un courant dépassant 100000 amp dans le conducteur monté dans la fenêtre du noyau. I1 peut être possible, par l'emploi d'un amplificateur de puissance, de produire les ampères-tours désirés à travers les armatures tournantes des dispositifs connus, mais la présence de l'amplificateur est indésirable en ce qui concerne la précision de la mesure. L'armature tournante nécessite un grand entrefer qui réduit fortement la perméabilité de la boucle constituée par le noyau. Plus la perméabilité de la boucle est faible, plus est grande la force magnétomotrice nécessaire pour produire le flux d'erreur requis par la réaction négative.
Autrement dit, il se produit une force magnétomotrice erronée d'une certaine grandeur dans le circuit à réaction négative pour produire le champ à travers lequel l'armature tourne. Quand la perméabilité du noyau est faible, le signal d'erreur des ampères-tours doit être élevé afin de créer un flux d'erreur donné. Plus le signal d'erreur est élevé, moins l'instrument de mesure est précis et plus il est sujet à des variations de gain.
Un autre inconvénient des instruments proposés vient de ce qu'ils dépendent de façon critique de la géométrie de l'installation. A moins qu'une attention soigneuse soit portée à la position du noyau par rapport au conducteur à travers lequel passe le courant à mesurer, il est possible de saturer certaines parties du noyau, ce qui empêche d'obtenir une mesure précise du courant.
Le procédé que comprend l'invention, dans lequel le conducteur produit un champ magnétique dans le noyau et dans des entrefers du noyau dans lesquels sont placés des générateurs de Hall, est caractérisé en ce qu'on compense dans la région de chaque générateur de Hall le champ magnétique produit par le courant à mesurer, et on prend la somme de tous les courants de compensation comme mesure dudit courant à mesurer.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil que comprend l'invention et une variante.
La fig. 1 est une vue en perspective de cette forme d'exécution;
la fig. 2 est une élévation frontale de cette forme d'exécution, à plus grande échelle et avec arra chement;
la fig. 3 est une coupe selon 3-3 de la fig. 2;
la fig. 4 est une coupe, à plus grande échelle, selon 4-4 de la fig. 2;
la fig. 5 est une coupe selon 5-5 de la fig. 2
la fig. 6 est une coupe selon 6-6 de la fig. 4;
la fig. 7 est le schéma électrique de cette forme d'exécution, et
la fig. 8 est le schéma électrique de la variante.
L'appareil représenté à la fig. 1 est destiné à mesurer le courant dans un conducteur 10 fixé sur une tête d'assemblage 11 entourant le conducteur et connectée à un dispositif de mesure 12. La tête 11 est divisée en une moitié inférieure 13 et une moitié supérieure 14, les deux moitiés étant jointes étroitement l'une à l'autre par des pinces de serrage 15.
Cette construction permet d'appliquer la tête 11 à une barre omnibus déjà installée.
Les détails de la construction de la tête et des éléments qu'elle contient sont représentés à la fig. 2.
Chaque moitié de la tête 1 1 est formée d'un coffret d'aluminium 18 dans lequel est monté un plateau central 19. Chaque plateau est fixé à des barres 20 à rainure, fixées par des vis non représentées aux parois du coffret. Les barres 20 sont placées avec précision dans chaque moitié du coffret afin d'assurer un alignement précis des plateaux montés sur le coffret quand les deux moitiés du coffret sont assemblées. Les parois externes du coffret sont de préférence en aluminium. Une paroi interne 21 est constituée par une matière plastique non conductrice qui permet au coffret de reposer sur le conducteur 10 tout en étant isolé de ce dernier.
Une barre conductrice 22 est connectée en travers des parois latérales d'aluminium à chaque extrémité du coffret pour former avec les parois du coffret une boucle conductrice destinée à minimiser l'ondulation dans le courant continu traversant le conducteur omnibus 10.
Un noyau 23 est formé de quatre segments 24 en forme de L montés à leurs extrémités sur les plateaux 19 par des brides 25. Chaque bride 25 (fig. 3) comprend une pièce en U 26 fixée au plateau 19 par des vis de manière à serrer le noyau contre le plateau. Différents alliages peuvent être utilisés pour former le noyau 23. Ce dernier peut être notamment en acier au silicium présentant un faible magnétisme résiduel et une perméabilité élevée. Huit enroulements d'opposition 27 et 28 sont montés sur les moitiés supérieure et inférieure respectivement du noyau 23 et sont connectés électriquement comme on le verra plus loin. La fonction des enroulements 27 et 28 est de fournir un flux compensateur pratiquement égal au flux créé par le courant passant dans le conducteur 10 afin d'éviter la saturation du noyau.
D'un côté du coffret (fig. 3) est fixée une cheville 29 au moyen d'un bloc 30 qui est fixé à la paroi du coffret par des vis 31. La cheville 29 se projette dans un bloc femelle 32 qui est fixé également à la paroi du coffret de la moitié inférieure 13 de la tête 11. La coopération de la cheville 29 et du bloc 32 assure un alignement correct des deux moitiés de la tête quand elles sont assemblées l'une à l'autre autour du conducteur 10.
De l'autre côté de la tête est monté un dispositif de connexion 33 comprenant une pièce supérieure 34 à partir de laquelle plusieurs chevilles de connexion non représentées se projettent dans une pièce inférieure 35. Le dispositif de connexion 33 assure une communication électrique entre la moitié supérieure 14 et la moitié inférieure 13 de la tête. Toutes les connexions à partir des éléments électriques dans la tête sont faites pour le dispositif de mesure 12 à travers une douille 36 fixée à la surface externe de la moitié inférieure 13 de la tête.
L'appareil comprend deux éléments de Hall 49 montés dans des enveloppes 40 dans chaque moitié de la tête. I1 est évident que des éléments de Hall supplémentaires peuvent être montés dans l'une ou l'autre moitié du coffret à ses extrémités opposées afin d'être placés dans le circuit magnétique quand les moitiés du coffret sont assemblées. Les enveloppes 40 dans lesquelles sont montés les éléments de Hall sont représentées aux fig. 4, 5 et 6. Chaque enveloppe comprend un corps en U 41 enfermé dans un capuchon 42 qui est fixé au corps 41 par des vis 43. Le capuchon 42 présente deux trous 44 à travers lesquels passent les quatre conducteurs reliés aux éléments de
Hall. Le corps en U 41 comporte une bride centrale 45 formant deux épaulements 46 contre lesquels les extrémités 47 des segments 24 du noyau butent quand la tête est asssemblée.
Le capuchon présente une fente 48 qui reçoit un bord de l'élément de Hall 49. L'engagement des extrémités 47 des segments 24 du noyau avec les épaulements 46 du corps laisse subsister un espace dans lequel l'élément de Hall est logé et empêche que le contact avec les segments du noyau endommage le cristal de I'é!ément de Hall. En plus, la bride 45 assure l'uniformité de la dimension de l'entrefer entre les deux segments du noyau.
La fig. 7 montre le schéma électrique de L'nappa reil. Le noyau 23 et les enroulements 27 et 28 disposés autour du noyau sont représentés dans le coin droit inférieur du schéma. Le circuit connecté aux enroulements est protégé par un thyrector 50 qui se rompt quand des tensions dépassant sa valeur d'étalonnage lui sont appliquées et qui fonctionne comme un court-circuit aux bornes des enroulements 27 et 28.
Les deux éléments de Hall 49 sont disposés dans les entrefers du noyau, comme décrit plus haut, et leurs conducteurs de commande 52 sont connectés à un transformateur 53 comprenant deux enroulements secondaires 54. Le transformateur 53 est relié à une source 55 de courant alternatif à 115 volts.
Les conducteurs de commande 52 sont en série avec des résistances 56 et 57 qui limitent le courant de commande et qui sont utilisées pour équilibrer les deux éléments de Hall afin de constituer un générateur équilibré. On entend par là que les facteurs de transduction des éléments de Hall sont égaux, c'est-à-dire qu'un même champ appliqué à chaque élément de Hall produit la même tension de sortie.
Les conducteurs de sortie 59 des éléments de Hall sont connectés en série afin d'additionner leurs tensions.
La tension de Hall dans chaque conducteur 59 est une fonction de la densité du flux dans le noyau 23 et un circuit qui sera décrit plus bas a pour but d'amplifier la tension de Hall et de la faire réagir sur les enroulements 27 et 28 qui créent dans le noyau 23 un flux en opposition avec celui créé par le courant passant à travers le conducteur 10. Ce circuit est décrit ci-après.
Le courant de sortie des éléments de Hall dans les conducteurs 59 est un courant alternatif sinusoïdal représenté par la courbe 61. Ce courant est envoyé par un transformateur 62 à un amplificateur 63 à courant alternatif dont le courant de sortie s'écoulant dans un conducteur 64 est un courant sinusoïdal représenté par la courbe 65. Le courant de sortie de l'amplificateur 63 est envoyé dans un interrupteur 66. Ce dernier fonctionne à la manière d'un interrupteur ordinaire pour inverser l'alternance négative du courant de sortie de l'amplificateur afin de fournir un courant continu représenté par la courbe 67 dans un conducteur de sortie 68 de l'interrupteur.
L'interrupteur est basculé par un enroulement secondaire 69 d'un transformateur 70 dont l'enroulement primaire 71 est connecté à la source 55 de courant alternatif, le courant de sortie de l'enroulement 69 assurant l'entraînement de l'interrupteur.
Le courant de sortie de l'interrupteur est envoyé dans une unité différentielle 73 comprenant un amplificateur et un filtre couplés, cette unité amplifiant le courant de sortie de l'interrupteur et le transformant en un courant faiblement ondulé représenté par la courbe 74, ce courant apparaissant dans le conducteur de sortie 75 de ladite unité.
La fonction du circuit décrit est donc d'amplifier la tension alternative de sortie des éléments de
Hall 49 et de la convertir en une tension continue faiblement ondulée. La grandeur de la tension de sortie 74 de l'amplificateur est une fonction directe de l'amplitude de la tension de sortie des éléments de Hall qui dépend à son tour directement du courant s'écoulant à travers le conducteur 10. La tension de sortie 74 peut donc être utilisée pour commander le courant s'écoulant à travers les enroulements d'opposition 27 et 28.
Le courant dans les enroulements 27 et 28 est produit par l'enroulement secondaire 77 d'un transformateur 78 dont l'enroulement primaire 79 est connecté aux bornes de la source 55 de courant alternatif. L'enroulement secondaire 77 est connecté aux bornes d'un redresseur 81 à deux alternances. Un conducteur de sortie du redresseur 81 est connecté à travers un redresseur au silicium 82 à l'enroulement d'opposition 27. L'autre conducteur de sortie 84 du redresseur 81 est connecté à travers un dispositif de mesure 85 du type connu à l'autre extrémité de l'enroulement d'opposition 27. Le dispositif de mesure 85, mesurant le courant de réaction des enroulements d'opposition, fournit, avec un calibrage approprié, une mesure du courant passant à travers le conducteur 10.
Le redresseur 82 permet le passage du courant vers l'enroulement d'opposition seulement quand il est basculé par une tension d'une grandeur appropriée appliquée par un conducteur 83. Pour former une impulsion à haute tension, le circuit comprend une unité de commande 88 pour le redresseur au silicium 82. Cette unité envoie au redresseur une impulsion pendant chaque moitié de cycle, c'est-àdire pendant chaque impulsion provenant du redresseur 81 à deux alternances. L'angle de l'impulsion de l'unité 83, soit l'instant pendant le demi-cycle dans lequel elle se produit, détermine l'instant auquel le redresseur 82 s'allume. Une fois allumé, le redresseur 82 reste conducteur jusqu'à ce que la tension provenant du redresseur 81 tombe à zéro.
Ensuite, la conduction à travers le redresseur 82 est arrêtée jusqu'à ce qu'elle soit rétablie par une autre impulsion provenant de l'unité de commande. Pendant la partie du cycle où le redresseur 82 n'est pas conducteur, le courant d'absorption dans les enroulements 27 et 28 passe à travers un redresseur 89.
L'énergie nécessaire pour former l'impulsion de l'unité de commande est fournie par un redresseur à pont 90 qui est connecté aux bornes d'un enroulement secondaire 91 du transformateur 70. Le courant redressé est envoyé à travers une diode de Zener 92 au collecteur 93 d'un transistor 94. Ce transistor fonctionne comme une soupape pour le courant redressé à deux alternances passant à travers la diode de Zener 92. La grandeur du courant passant du collecteur 93 au collecteur 95 du transistor 94 est déterminée par la grandeur de la tension sur la base 96 de ce transistor qui dépend de la tension de sortie de l'unité amplificatrice 73.
Le courant provenant du transistor 94 charge un condensateur 97. Quand cette charge atteint un certain niveau, commandé par un transistor de jonction 98, le condensateur se décharge à travers un enroulement primaire 99 d'un transformateur 100 dont l'enroulement secondaire 101 est connecté au redresseur à silicium 82.
Le circuit de la fig. 7 est un circuit compensateur qui élimine l'effet de la position du conducteur dans la fenêtre du noyau. Le circuit compensateur est utilisé après que la tête a été assemblée autour du conducteur. Ce dernier peut être disposé dans la position la plus pratique, mais une fois mis en place il doit rester dans la même position tant que les mesures ne sont pas achevées. Quand le conducteur est mis en place, le circuit compensateur est réglé de la facon qui sera décrite plus loin afin d'assurer une égalisation, autour de la boucle du noyau, du flux d'opposition et du flux induit par le conducteur 10.
Le circuit compensateur comprend encore un potentiomètre 105 connecté en série avec les enroulements 27 et 28. Le curseur 106 de ce potentiomètre est connecté à la sortie du redresseur au silicium 82. La tension de sortie de ce redresseur est donc répartie entre les enroulements 27 et 28 en accord avec la position du curseur 106.
Pour déterminer la position et le sens du réglage du curseur 106, deux voltmètres 107 sont connectés aux bornes des conducteurs d'entrée des éléments de
Hall 49 respectifs. Si le conducteur 10 est disposé plus près d'un élément de Hall que de l'autre, une plus forte tension apparaît initialement sur le voltmètre associé à l'élément de Hall le plus proche.
Le potentiomètre est alors réglé jusqu'à ce que les enroulements adjacents à l'élément de Hall reçoivent une plus grande proportion du courant de réaction.
Le réglage se poursuit jusqu'à ce que les lectures des voltmètres 107 soient identiques.
I1 est évident qu'au lieu d'utiliser un potentiomètre 105 réglable manuellement selon les lectures faites sur les voltmètres, le circuit compensateur peut être entièrement automatique.
L'amplificateur 63 est alimenté par le transformateur 62 qui présente un gain approximativement égal à 16. Le gain de l'amplificateur 63 est d'environ 10 et cet amplificateur comprend deux étages dont l'entrée est connectée au transformateur 62 par un condensateur d'isolation C1. La sortie de l'amplificateur est connectée à l'interrupteur 66 par un condensateur d'isolation C6. La tension B pour l'amplificateur est fournie par le transformateur 78 dont l'enroulement secondaire est connecté à un redresseur en pont 103 à deux alternances.
L'amplificateur 63 utilise deux transistors NPN
Q3 et Q4 tous deux à connexion en émetteur commun. Le collecteur du transistor Q3 est connecté par un condensateur C3 à la base du transistor Q4.
L'interrupteur 66 est un circuit connu utilisé pour convertir un courant alternatif en courant continu ou vice versa. Dans le cas présent, il convertit un courant alternatif en un courant continu et constitue essentiellement un interrupteur qui s'inverse lui-même à chaque demi-cycle du courant d'entrée alternatif provenant de l'amplificateur 63 pour changer l'impulsion alternative représentée par la courbe 65 en une impulsion positive représentée par la courbe 67.
L'interrupteur utilise deux transistors PNP Q5 et Q6 dont les collecteurs sont connectés l'un à l'autre et dont les bases sont connectées aux bornes de résistance R15 et RI 6 de limitation du courant qui sont connectées elles-memes aux bornes de sortie de l'enroulement secondaire 69 du transformateur 70.
Le conducteur 64 de l'amplificateur 63, parcouru par un courant alternatif, est connecté aux collecteurs des transistors Q5 et Q6, le courant étant en phase avec le courant de sortie de l'enroulement secondaire 69. A chaque demi-cycle, les transistors passent alternativement de l'état conducteur à l'état non conducteur, de sorte que le courant du conducteur 6d, s'écoule d'abord à travers le circuit collecteur-émetteur de l'un des transistors et ensuite à travers le circuit émetteur-collecteur de l'autre transistor, le courant alternatif étant ainsi transformé en un courant continu (courbe 67).
En plus de sa fonction de transformation du courant alternatif en courant continu, l'interrupteur exerce la fonction importante d'améliorer l'efficacité du circuit par élimination du bruit, des composantes étrangères en quadrature, etc. La conversion idéaie du courant alternatif en courant continu requiert un phasage exact entre la commande du commutateur et le courant d'entrée de l'amplificateur 63, et le bruit et les composantes en quadrature apparaissent à la sortie de l'interrupteur sous forme d'un courant alternatif présentant une composante nulle en courant continu. Ces composantes sont filtrées par des condensateurs C8 et C9 et ne passent pas dans l'unité amplificatrice 73.
L'unité amplificatrice directe différentielle 73 utilise deux transistors NPN Q7 et Q8 dont les émetteurs sont reliés l'un à l'autre et à une résistance R40.
Cette résistance est connectée à une ligne commune 109 qui est maintenue approximativement à un potentiel de - 6 volts par une diode de Zener Dol 1 de 6 volts. Les collecteurs des transistors sont connectés à des résistances équilibrées Roi 9 et R20 qui sont reliées l'une à l'autre et connectées à une ligne 110 au potentiel B de 12 volts.
Le courant s'écoulant depuis le collecteur vers l'émetteur et dû à la différence de potentiel entre les lignes 110 et 109 se répartit également entre les résistances Roi 9 et R20. Quand aucun courant n'est envoyé aux bases des transistors, aucune tension n'apparaît sur les conducteurs de sortie 75 reliés aux bornes des deux résistances. Quand un signal à courant continu provenant du conducteur de sortie 68 de l'interrupteur apparaît sur les bases des transistors Q7 et Q8, le courant de la base augmente dans un transistor et diminue dans l'autre. Comme le courant du collecteur du transistor augmente avec le courant de la base, un courant plus fort passe à travers l'un des transistors R19 et R20 qu'à travers l'autre, produisant ainsi une tension aux bornes des conducteurs de sortie 75 de l'amplificateur.
Le courant de sortie est filtré par un condensateur C13 et prend la forme indiquée par la courbe 74 à l'entrée de l'unité de commande 88.
Pour utiliser l'appareil décrit, le premier stade consite à appliquer la tête au conducteur 10. Quand un courant s'écoule dans le conducteur 10, il est nécessaire d'exciter l'instrument de façon que la force magnétique tendant à résister à l'application du noyau soit réduite pratiquement à zéro par le circuit à réaction négative.
Quand le courant passe à travers le conducteur 10, il se produit un flux qui entoure le conducteur et suit un trajet à perméabilité élevée à travers le noyau 23. Les lignes de flux passent perpendiculairement à travers les éléments de Hall 49 qui sont disposés dans les entrefers opposés de la boucle du noyau.
La combinaison de la densité de flux passant à travers les éléments de Hall et du courant alternatif envoyé dans les conducteurs de commande 52 produit une tension alternative, dite tension de Hall, qui apparaît aux bornes de sortie 59 des éléments de Hall. Par suite de la connexion en série de ces éléments, la tension en 59 est la somme des tensions de Hall produite dans les deux éléments.
La tension de sortie alternative est appliquée à travers le transformateur 62 à l'amplificateur 63. Le courant de sortie amplifié dans le conducteur 64 est transmis à l'interrupteur 66 où il est converti en un courant continu à forte ondulation (courbe 67). Le courant continu de sortie de l'interrupteur est envoyé dans l'entrée de l'unité différentielle amplificatrice 73 où il est amplifié et transformé en un courant continu à faible ondulation (courbe 74).
Le courant 74 est envoyé à l'entrée de l'unité de commande 88 pour commander la position angulaire des impulsions à courant continu représentées par la courbe 102. La position angulaire des impulsions 102, dite angle d'allumage , est commandée par la grandeur de la tension en 74 comparativement à la tension de sortie de l'unité amplificatrice. Quand la tension de sortie de cette unité augmente, l'angle d'allumage diminue, ce qui revient à dire que les impulsions 102 se déplacent vers la gauche. Inversement, quand l'amplitude de la tension 74 diminue, l'angle d'allumage augmente et les impulsions se déplacent vers la droite. L'angle d'allumage devrait être normalement réglé à quatre-vingt-dix degrés dans les conditions normales de fonctionnement.
La tension de sortie de l'unité 88, aux bornes du transformateur 100, est appliquée au redresseur au silicium 82 qui laisse alors passer le courant du transformateur 78 aux enroulements 27 sur le noyau 23.
La valeur efficace du courant passant dans ces enroulements dépend de l'angle d'allumage des impulsions 102. Si cet angle est faible, une grande quantité de courant passe. Inversement, si cet angle est grand, le courant qui passe est faible.
Le courant dans les enroulements d'opposition 27 et 28 dépend ainsi directement de la grandeur de courant passant à travers le conducteur 10. Le dispositif de mesure 85 mesure le courant de réaction vers les enroulements 27 et 28 et, sous condition d'un calibrage approprié, donne une mesure du courant qui s'écoule à travers le conducteur 10.
La combinaison des plateaux de Hall permettant des entrefers minimums dans la boucle du noyau et le circuit de réaction négative présentant un gain élevé, le signal d'erreur de l'appareil est maintenu à moins de 5 o/o et n'excède pas de préférence 1 O/o. Le gain de l'appareil est de préférence compris entre 500 et 1000.
L'action combinée du redresseur au silicium et de l'unité de commande constitue un dispositif protecteur pour les enroulements de réaction 27 et 28. Ce dispositif est conçu de manière que pour sa tension de sortie normale correspondant à l'échelle complète, ou pour son courant d'entrée mesuré normal correspondant à l'échelle complète, ou encore pour l'indication correspondant à l'échelle du dispositif de mesure de sortie, l'angle d'allumage du circuit du redresseur au silicium soit approximativement de 900. Le circuit produit un courant de réaction de la moitié du maximum possible ou compris entre cette moitié et le maximum possible pour les enroulements 27 et 28.
Si le courant d'entrée qui est mesuré excède l'étalon nage du dispositif de mesure de 2 à 1 par exemple, l'angle d'allumage commandant le redresseur qui commande le courant de réaction ne peut aller au-delà du point de conduction de degré zéro. Cela limite effectivement la grandeur du courant de réaction qui peut revenir dans les enroulements, empêchant ainsi ces derniers de recevoir une surcharge de courant à la suite d'une surcharge de courant dans le conducteur 10. Ainsi, le courant de réaction est limité à approximativement deux fois sa valeur de fonctionnement normal à plein régime. Le courant dans le conducteur peut être égal de 10 à 100 fois sa valeur maximum sans produire aucun dommage aux enroulements ou au dispositif de mesure.
En d'autres mots, le courant de réaction est limité à approximativement deux fois sa valeur maximum normale pour laquelle le dispositif se sature et limite le courant effectivement de 75 à 100 O/o environ.
La fig. 8 représente une variante du circuit. Ce dernier utilise quatre élément de Hall comportant chacun un amplificateur séparé alimentant les enroulements sur la partie du noyau adjacente à l'élément de Hall dont le signal est amplifié. Ce circuit est donc à quatre canaux puisqu'il emploie quatre éléments de Hall comportant chacun son dispositif de réaction séparé. Il est évident qu'en éliminant deux des éléments de Hall et leurs circuits de réaction associés, on peut obtenir un circuit à deux canaux. Un circuit à deux canaux fonctionne presque aussi bien qu'un circuit à quatre canaux.
Un noyau 120 présente quatre entrefers 121 également espacés autour de la boucle formée par le noyau, un élément de Hall 122 étant disposé dans chaque entrefer. De chaque côté de l'élément de Hall est disposé un enroulement 123 qui est connecté par un circuit à réaction négative à un amplificateur 124.
L'amplificateur reçoit la tension de sortie de l'élément de Hall 122 de la façon décrite plus haut en regard du circuit d avec un dispositif à réaction négative connecté aux enroulements à proximité des éléments de Hall respectifs, le courant de réaction dans les enroulements étant proportionnel à la tension de Hall des éléments de Hall respectifs. Ce caractère est particulièrement important pour le montage de l'ampèremètre car il permet d'éliminer les effets adverses de la position asymétrique du conducteur dans la fenêtre du noyau.
Pour comprendre ce caractère, il faut savoir que dans les conditions idéales d'un flux uniforme développé dans le noyau par le conducteur dans la fenêtre, auquel s'oppose un flux uniforme et sensiblement égal provenant du dispositif à réaction, le noyau disparaît effectivement et ne produit aucune distorsion des champs dans lesquels il est introduit. Quand un conducteur est plus proche d'un élément de Hall que de l'autre, la densité du flux de la section la plus proche du noyau est supérieure à celle de la section qui est la plus éloignée. Si le courant de réaction est appliqué uniformément aux enroulements sur le noyau, une section du noyau présentera un flux trop grand en opposition à celui créé par le conducteur et l'autre section un flux trop petit.
Dans ces conditions, le noyau ne disparaît pas mais au contraire exerce une distorsion du champ dans lequel il est introduit et affecte défavorablement la mesure. En outre, dans certaines conditions de disparité dans la densité du flux, une section du noyau contenant un élément de Hall fonctionnera dans une partie non linéaire de la boucle d'hystérésis du noyau, tandis que l'autre section fonctionnera dans une partie pratiquement linéaire, ajoutant ainsi des variables sup plémentaires dans le fonctionnement.