EP0561717B1 - Combine de mesure à capteur de courant et transformateur d'alimentation - Google Patents

Combine de mesure à capteur de courant et transformateur d'alimentation Download PDF

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EP0561717B1
EP0561717B1 EP93420101A EP93420101A EP0561717B1 EP 0561717 B1 EP0561717 B1 EP 0561717B1 EP 93420101 A EP93420101 A EP 93420101A EP 93420101 A EP93420101 A EP 93420101A EP 0561717 B1 EP0561717 B1 EP 0561717B1
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secondary winding
magnetic circuit
current sensor
orifice
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Pierre Laffont
Pascal Houbre
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Schneider Electric SE
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Schneider Electric SE
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20—Instruments transformers
    • H01F38/22—Instruments transformers for single phase ac
    • H01F38/28—Current transformers
    • H01F38/30—Constructions
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    • H01F38/22—Instruments transformers for single phase ac
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    • H01F38/30—Constructions
    • H01F2038/305—Constructions with toroidal magnetic core

Definitions

  • the invention relates to a combined measurement formed by the association of a non-magnetic toroid current sensor having a first secondary winding intended to deliver a measurement signal proportional to the derivative of the current flowing through a common primary conductor passing through an orifice , and a supply transformer comprising a magnetic circuit made of ferromagnetic material, which is crossed by said primary conductor, and carrying a second secondary winding capable of supplying supply energy, in particular to an electronic trip device of an electric circuit breaker .
  • the object of the invention is to reduce the size of a measuring instrument for a trigger with own current.
  • the measuring instrument is characterized in that the current sensor is placed inside the magnetic circuit of the supply transformer with a coaxial arrangement around the orifice, and that the first secondary winding is located closer to the primary conductor than the second secondary winding, which is located in an area with a weak magnetic field.
  • This arrangement of the current sensor makes it possible to obtain a maximum measurement signal at the terminals of the first secondary winding, while the second secondary winding is arranged to limit the secondary intensity of the supply transformer in the event of the appearance of a current. short circuit in the primary conductor.
  • the magnetic circuit is arranged in a closed frame having a rectilinear branch for supporting the second secondary winding, which extends orthogonally to the orifice for the passage of the primary conductor.
  • the magnetic circuit opposite to the straight branch, a part in the shape of a vault, the internal wall of which is in the vicinity of the current sensor.
  • the handset is protected by an insulating carcass formed by the assembly of two half-shells coming into abutment in the median plane of symmetry.
  • Figure 1 is an elevational view of the measuring instrument according to the invention.
  • Figure 2 shows a sectional view along line 2-2 of Figure 1.
  • FIG. 3 represents a mode of installation of the measuring instrument on a primary conductor in a loop.
  • Figure 4 shows the handset inserted into a compartment of a circuit breaker box.
  • the combined instrument 10 is formed by the association of a current sensor 12 and a power transformer 14, arranged around an orifice 13 capable of being traversed by a conductor primary 15.
  • the latter is common to the sensor 12 and to the transformer 14, and is formed by a phase conductor of an electrical device with electronic trigger (not shown).
  • the current sensor 12 of the handset 10 comprises a closed non-magnetic toroid 16 of the Rogowski type, on which is wound a first secondary winding 18 intended to deliver a measurement signal to a processing circuit (not shown) of the trip device.
  • the low power measurement signal is proportional to the derivative of the current flowing through the primary conductor 15.
  • the adjacent supply transformer 14 comprises a magnetic circuit 20 made of ferromagnetic material, and a second secondary winding 22 intended to apply the supply voltage to the electronic trip device.
  • the magnetic circuit 20 is formed by a closed frame having at the base a rectilinear branch on which is wound the second secondary winding 22 extending orthogonally to the circular orifice 13.
  • the frame is constituted by two stacks of magnetic sheets assembled symmetrically with respect to the median plane of trace symmetry xx '.
  • the upper vaulted part of the frame has a semi-circular shape substantially centered on the axis yy 'of the orifice 13.
  • the instrument panel 10 is protected by the assembly of two half-shells 24.26 in molded insulating material, intended to ensure isolation from the surrounding environment.
  • the half-shells 24, 26 come into abutment in the median plane of symmetry.
  • the first secondary winding 18 of the sensor 12 is formed by a succession of contiguous turns distributed over the entire periphery of the non-magnetic core 16.
  • the wound toroid 16 is placed inside the magnetic circuit 20 of the transformer 14 with a coaxial arrangement around the orifice 13 for the passage of the primary conductor 15.
  • the toroid assembly 16 and the first secondary winding 18 extends orthogonally to the second secondary winding 22 by matching the inside of the upper vaulted portion of the magnetic circuit 20.
  • the non-magnetic torus 16 of the current sensor 12 directly surrounds the primary conductor 15 to obtain at the terminals of the first secondary winding 18, a maximum measurement signal as a function of a predetermined primary current.
  • the second secondary winding 22 of the supply transformer 14 is further from the primary conductor 15 than the toroid 16 and is in an area of weak magnetic field. This results in a limitation of the intensity supplied by the winding 22 in the event of a short-circuit current appearing in the primary conductor 15.
  • the primary conductor 15 is shaped according to a loop 28, with an arrangement of the second secondary winding 22 outside the loop.
  • the measuring device 10 is inserted into a compartment 30 of parallelepiped shape of an insulating box for the electrical equipment.
  • the upper vaulted part of the magnetic circuit 20 leaves two free spaces 32, 34 in the corners of the compartment 30 allowing the winding for several passages of the primary conductor 15 in the orifice 13.
  • the section of the primary conductor 15 corresponds to ratings less than 100 Amps.
  • the space occupied by the measuring device 10 in a molded switchgear box, in particular of a circuit breaker with electronic trip device with its own current, is reduced to a minimum.

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Description

  • L'invention est relative à un combiné de mesure formé par l'association d'un capteur de courant à tore amagnétique ayant un premier enroulement secondaire destiné à délivrer un signal de mesure proportionnel à la dérivée du courant parcourant un conducteur primaire commun traversant un orifice, et d'un transformateur d'alimentation comportant un circuit magnétique en matériau ferromagnétique, lequel est traversé par ledit conducteur primaire, et portant un deuxième enroulement secondaire susceptible de fournir une énergie d'alimentation, notamment à un déclencheur électronique d'un disjoncteur électrique.
  • Un tel dispositif est connu du document FR-A-2-599.195 de la demanderesse, dans lequel le capteur de courant à tore de Rogowski, et le transformateur d'alimentation sont disposés côte à côte et coaxialement autour de la barre du conducteur primaire. Etant donné que la place réservée au déclencheur dans le boîtier du disjoncteur devient de plus en plus réduite, une disposition côte à côte du capteur et du transformateur devient inadéquate.
  • L'objet de l'invention consiste à réduire l'encombrement d'un combiné de mesure pour un déclencheur à propre courant.
  • Le combiné de mesure est caractérisé en ce que le capteur de courant est disposé à l'intérieur du circuit magnétique du transformateur d'alimentation avec une disposition coaxiale autour de l'orifice, et que le premier enroulement secondaire est situé plus près du conducteur primaire que le deuxième enroulement secondaire, lequel est situé dans une zone à faible champ magnétique.
  • Cette disposition du capteur de courant permet d'obtenir un signal de mesure maximum aux bornes du premier enroulement secondaire, alors que le deuxième enroulement secondaire est agencé pour limiter l'intensité secondaire du transformateur d'alimentation en cas d'apparition d'un courant de court-circuit dans le conducteur primaire.
  • Le circuit magnétique est agencé en cadre fermé ayant une branche rectiligne de support du deuxième enroulement secondaire, lequel s'étend orthogonalement à l'orifice de passage du conducteur primaire. Le circuit magnétique comporte à l'opposé de la branche rectiligne, une partie en forme de voûte, dont la paroi interne se trouve au voisinage du capteur de courant.
  • La protection du combiné est assurée par une carcasse isolante formée par l'assemblage de deux demi-coquilles venant en aboutement dans le plan médian de symétrie.
  • D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels:
  • La figure 1 est une vue en élévation du combiné de mesure selon l'invention.
  • La figure 2 montre une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la figure 1.
  • La figure 3 représente un mode d'installation du combiné de mesure sur un conducteur primaire en boucle.
  • La figure 4 montre le combiné inséré dans un compartiment d'un boîtier de disjoncteur.
  • Sur les figures 1 et 2, le combiné de mesure 10 est formé par l'association d'un capteur de courant 12 et d'un transformateur d'alimentation 14, agencée autour d'un orifice 13 susceptible d'être traversé par un conducteur primaire 15. Ce dernier est commun au capteur 12 et au transformateur 14, et est formé par un conducteur de phase d'un appareil électrique à déclencheur électronique (non représenté). Le capteur de courant 12 du combiné 10 comprend un tore amagnétique 16 fermé du type Rogowski, sur lequel est bobiné un premier enroulement secondaire 18 destiné à délivrer un signal de mesure à un circuit de traitement (non représenté) du déclencheur. Le signal de mesure de faible puissance est proportionnel à la dérivée du courant parcourant le conducteur primaire 15.
  • Le transformateur d'alimentation 14 adjacent comporte un circuit magnétique 20 en matériau ferromagnétique, et un deuxième enroulement secondaire 22 destiné à appliquer la tension d'alimentation au déclencheur électronique. Le circuit magnétique 20 est formé par un cadre fermé ayant à la base une branche rectiligne sur laquelle est bobiné le deuxième enroulement secondaire 22 s'étendant orthogonalement à l'orifice 13 circulaire. La cadre est constitué par deux empilements de tôles magnétiques assemblées symétriquement par rapport au plan médian de symétrie de trace xx'. La partie supérieure en voûte du cadre présente une forme semi-circulaire sensiblement centrée sur l'axe yy' de l'orifice 13. Le combiné 10 est protégé par l'assemblage de deux demi-coquilles 24,26 en matériau isolant moulé, destinées à assurer l'isolement par rapport au milieu environnant. Les demi-coquilles 24,26 viennent en aboutement dans le plan médian de symétrie.
  • Le premier enroulement secondaire 18 du capteur 12 est formé par une succession de spires jointives réparties sur tout le pourtour du tore 16 amagnétique. Le tore 16 bobiné est placé à l'intérieur du circuit magnétique 20 du transformateur 14 avec une disposition coaxiale autour de l'orifice 13 de passage du conducteur primaire 15.
  • L'ensemble tore 16 et le premier enroulement secondaire 18 s'étend orthogonalement au deuxième enroulement secondaire 22 en épousant l'intérieur de la partie supérieure en voûte du circuit magnétique 20. La tore 16 amagnétique du capteur de courant 12 entoure directement le conducteur primaire 15 pour obtenir aux bornes du premier enroulement secondaire 18, un signal de mesure maximum en fonction d'un courant primaire prédéterminé. La largeur L du tore 16 de Rogowski mesurée le long de l'axe yy' correspond sensiblement à la dimension du deuxième enroulement secondaire 22 mesurée le long de cet axe YY'.
  • Le deuxième enroulement secondaire 22 du transformateur d'alimentation 14 est plus éloigné du conducteur primaire 15 que le tore 16 et se trouve dans une zone de faible champ magnétique. Il en résulte une limitation de l'intensité fournie par l'enroulement 22 en cas d'apparition d'un courant de court-circuit dans le conducteur primaire 15.
  • Sur la figure 3, le conducteur primaire 15 est conformé selon une boucle 28, avec une disposition du deuxième enroulement secondaire 22 à l'extérieur de la boucle.
  • En référénce à la figure 4, le combiné de mesure 10 est inséré dans un compartiment 30 de forme parallélépipédique d'un boîtier isolant de l'appareillage électrique. La partie supérieure en voûte du circuit magnétique 20 laisse subsister dans les coins du compartiment 30, deux volumes libres 32,34 autorisant le bobinage pour plusieurs passages du conducteur primaire 15 dans l'orifice 13. La section du conducteur primaire 15 correspond à des calibres inférieurs à 100 Ampères.
  • L'encombrement occupé par le combiné de mesure 10 dans un boîtier moulé d'appareillage, notamment d'un disjoncteur à déclencheur électronique à propre courant, est réduit au minimum.

Claims (6)

  1. Combiné de mesure formé par l'association d'un capteur de courant (12) à tore amagnétique (16) ayant un premier enroulement secondaire (18) destiné à délivrer un signal de mesure proportionnel à la dérivée du courant parcourant un conducteur primaire (15) commun traversant un orifice (13), et d'un transformateur d'alimentation (14) comportant un circuit magnétique (20) en matériau ferromagnétique, lequel est traversé par ledit conducteur primaire (15), et portant un deuxième enroulement secondaire (22) susceptible de fournir une énergie d'alimentation, notamment à un déclencheur électronique d'un disjoncteur électrique,
    caractérisé en ce que le capteur de courant (12) est disposé à l'intérieur du circuit magnétique (20) du transformateur d'alimentation (14) avec une disposition coaxiale autour de l'orifice (13), et que le premier enroulement secondaire (18) est situé plus près du conducteur primaire (15) que le deuxième enroulement secondaire (22), lequel est situé dans une zone à faible champ magnétique.
  2. Combiné de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit magnétique (20) est agencé en cadre fermé ayant une branche rectiligne de support du deuxième enroulement secondaire (22), lequel s'étend orthogonalement à l'orifice (13) de passage du conducteur primaire (15).
  3. Combiné de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit magnétique (20) comporte à l'opposé de la branche rectiligne, une partie en forme de voûte, dont la paroi interne se trouve au voisinage du capteur de courant (12).
  4. Combiné de mesure selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie en voûte du circuit magnétique (20) présente une forme semi-circulaire centrée sur l'axe de l'orifice (13), et que la largeur du tore (16) le long dudit axe correspond sensiblement à la dimension du deuxième enroulement secondaire (22) mesurée le long dudit axe.
  5. Combiné de mesure selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la protection du combiné est assurée par une carcasse isolante formée par l'assemblage de deux demi-coquilles (24,26) venant en aboutement dans le plan médian de symétrie.
  6. Combiné de mesure selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le circuit magnétique (20) du transformateur d'alimentation (14) comporte une paire d'empilements de tôles magnétiques, assemblée symétriquement par rapport au plan médian de symétrie.
EP93420101A 1992-03-19 1993-03-05 Combine de mesure à capteur de courant et transformateur d'alimentation Expired - Lifetime EP0561717B1 (fr)

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