FR2608773A1 - Capteur de courant comprenant un shunt a faible coefficient de temperature - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA MESURE DE COURANTS ELECTRIQUES D'INTENSITE ELEVEE. UN CAPTEUR DE COURANT UTILISE UNE RESISTANCE PRINCIPALE 12 EN UNE MATIERE A FAIBLE COEFFICIENT DE TEMPERATURE POUR PRODUIRE UNE CHUTE DE TENSION PROPORTIONNELLE A UN COURANT DE CHARGE. UNE SECONDE RESISTANCE 14, EGALEMENT EN UNE MATIERE A FAIBLE COEFFICIENT DE TEMPERATURE, ET AYANT DE PREFERENCE UNE VALEUR NOTABLEMENT SUPERIEURE A CELLE DE LA RESISTANCE PRINCIPALE, EST CONNECTEE EN PARALLELE AVEC CETTE DERNIERE. LE COURANT SE DIVISE ENTRE LES DEUX RESISTANCES EN FONCTION DU RAPPORT DE LEURS VALEURS. LA SECONDE RESISTANCE PEUT CONSTITUER LE PRIMAIRE D'UN TRANSFORMATEUR D'INTENSITE 15 POUR REDUIRE ENCORE DAVANTAGE LE COURANT QUI CONSTITUE LE SIGNAL DE SORTIE. APPLICATION AUX COMPTEURS D'ENERGIE ELECTRIQUE POUR DES COURANTS D'INTENSITE ELEVEE.

Description

La présente invention concerne des dispositifs de mesure électriques, et

elle porte plus particulièrement sur

des dispositifs destinés à mesurer un courant.

A titre d'exemple, les wattheuremètres électriques utilisent un courant de charge appliqué à un stator dans le cadre du dispositif d'entraînement destiné à faire tourner

un disque métallique contre la force retardatrice d'un ai-

mant permanent. De tels dispositifs sont capables de mesurer

directement la consommation d'énergie en présence de cou-

rants s'élevant jusqu'à quelques centaines d'ampères. Pour des valeurs de courant plus élevées, on peut employer un transformateur d'intensité pour réduire le courant de charge

dans un rapport prédéterminé. De tels transformateurs d'in-

tensité ont un petit nombre de spires primaires et un grand nombre de spires secondaires. Le courant de sortie dans

l'enroulement secondaire est approximativement égal au cou-

rant primaire divisé par le rapport des nombres de spires.

Des problèmes apparaissent lorsqu'on désire pro-

duire un signal dans la gamme de quelques milliampères sous

l'effet de courants de charge dans la gamme de plusieurs am-

pères à plusieurs centaines d'ampères. Si par exemple, on

désire un signal de sortie de pleine échelle de 10 milliam-

pères sous l'effet d'un courant de charge de 200 ampères, un rapport d'environ 20000 est nécessaire. Pour obtenir un tel

rapport dans un transformateur d'intensité ayant un enroule-

ment primaire à une seule spire, l'enroulement secondaire

doit avoir 20000 spires. Il est difficile et coûteux de bo-

biner ce grand nombre de spires, même sur un circuit magné-

tique de transformateur de grande taille, et la résistance de

l'enroulement résultant serait si élevée que le transforma-

teur aurait de mauvaises performances. Lorsqu'on désire ef-

fectuer une telle réduction de courant en respectant des con-

traintes de taille et de coût raisonnables, on doit envisager

des techniques autres que des transformateurs d'intensité.

Une technique de l'art antérieur, décrite par exem-

ple dans le brevet des E.U.A. n 4 182 982, utilise une pla-

que conductrice acheminant un courant avec une fenêtre décou-

pée dans cette plaque, pour la diviser ainsi en un diviseur de courant résistif dans lequel une résistance shunt achemine

la majeure partie du courant et une branche de mesure en pa-

rallèle achemine une fraction du courant total. Un circuit magnétique portant un grand nombre de spires est disposé sur la branche de mesure pour produire un courant de sortie égal

au produit de la réduction résistive et du rapport des nom-

bres de spires. On fabrique habituellement ce dispositif en utilisant un métal à conductivité élevée,comme par exemple le

cuivre. Malheureusement, le cuivre comme la plupart des au-

tres métaux utilisables en pratique, est un métal dont la ré-

sistance présente un coefficient de température élevé. Une faible différence de température entre le chemin de courant principal et le chemin de mesure est capable de produire une erreur suffisamment grande pour ôter toute valeur à la mesure de courant pour des applications pratiques. De plus, la structure décrite est susceptible d'être perturbée par des champs magnétiques produits par le courant qui est mesuré et

par des champs magnétiques externes.

Le brevet des E.U.A. n 4 492 919 décrit une tenta-

tive visant à résoudre le problème des champs magnétiques externes et du coefficient de température de la résistance pour le cuivre, selon laquelle deux fenêtres découpées dans

une plaque conductrice définissent une barre de mesure con-

ductrice centrale de résistance relativement élevee, flanquée

par des résistances de dérivation disposées symétriquement.

Bien que cette technique représente un perfectionnement par

rapport au dispositif décrit précédemment, elle reste sujet-

te à perturbation par des champs magnétiques externes et à des erreurs de mesure résultant d'un échauffement inégal des chemins parallèles. Les brevets des E.U.A. n 4 513 273 et 4 496 932 tentent de résoudre les problèmes iés au coefficient de

température de la résistance du cuivre en maintenant un cou-

plage thermique serré entre des plaques parallèles achemi-

nant des courants. De tels dispositifs manquent de précision

sur les gammes de courant extrêmes sur lesquelles la présen-

te invention doit pouvoir travailler.

On a développé spécialement certains alliages mé-

talliques pour qu'ils présentent un coefficient de tempéra-

ture de résistance électrique de valeur faible. On dispose à

l'heure actuelle de matières ayant des coefficients de tem-

pérature de résistance d'environ 5 à environ 40 parties par million et par degré centigrade. De telles matières sont vendues sous des marques telles que Nikrothal LX, Cuprothal 294, Karma, Advance, et Manganin. Tous ces alliages ont en commun la propriété de présenter une résistivité élevée et

d'être coûteux, en plus du fait d'avoir un faible coeffi-

cient de température de résistance.

Un but de l'invention est de procurer un capteur de courant capable de produire un courant de sortie lié à un courant de charge, sans erreurs notables résultant de champs magnétiques perturbateurs ou de variations de température

dans une matière conductrice.

Un but supplémentaire de l'invention est de procu-

rer un capteur de courant employant un chemin de courant

principal traversant une matière qui a une résistance élec-

trique faible et un coefficient de température faible pour la résistance, et un chemin de mesure ayant une résistance

élevée et un coefficient de température faible pour la ré-

sistance.

Un autre but supplémentaire de l'invention est de

procurer un capteur de courant dans lequel un chemin de cou-

rant principal soit disposé de façon concentrique par rapport

à une circulation de courant, et un chemin de courant de me-

sure soit disposé parallèlement au chemin de courant princi- pal.

En résumé, l'invention proci.re un capteur de cou-

rant employant une résistance principale en une matière à faible coefficient de température, pour produire une chute de tension proportionnelle au courant de charge dans cette résistance. Une seconde résistance, également en une matière à faible coefficient de température, et ayant de préférence une valeur de résistance notablement supérieure à celle de la résistance principale, est connectée en parallèle avec la

résistance principale. Le courant se divise entre la résis-

tance principale et la seconde résistance conformément au rapport de leurs valeurs. La seconde résistance fournit un signal de sortie réduit au moins conformément au rapport des valeurs des première et seconde résistances. On réduit

l'échauffement résistif de la première résistance en utili-

sant une faible longueur de chemin dans la direction de cir-

culation du courant et une aire aussi grande que possible

transversalement à la direction du courant.

Un mode de réalisation de l'invention procure un capteur de courant destiné à détecter un courant de charge,

comprenant: une première résistance ayant une première va-

leur, une seconde résistance ayant une seconde valeur, bran-

chée en parallèle avec la première résistance, la première

résistance consistant en une première matière à faible coef-

ficient de température, grâce à quoi des variations de la valeur de la première résistance sous l'effet de changements

de température sont minimisées, la seconde résistance consis-

tant en une seconde matière à faible coefficient de tempéra-

ture, grâce à quoi des variations de la valeur de la seconde

résistance sous l'effet de changementsde température sont mi-

nimisées, des moyens pour intercaler la première résistance de façon qu'elle achemine une fraction du courant de charge,

des moyens destinés à obtenir à partir de la seconde résis-

tance un signal proportionnel au courant qui circule dans celle-ci, et des moyens destinés à empêcher pratiquement

qu'un flux magnétique produit par le courant de charge n'in-

duise une tension dans la seconde rési1 tAce.

Selon l'un de ses aspects, 1 invention procure un capteur de courant destiné à détecter un courant de charge,

comprenant: une première résistance ayant une première va-

leur de résistance, une seconde résistance ayant une seconde valeur de résistance, branchée en parallèle avec la prémière

résistance, la première résistance consistant en une premiè-

re matière à faible coefficient de température, grâce à quoi des variations de la première valeur de résistance sous l'effet de changements de température sont minimisées, la

seconde résistance consistant en une seconde matière à fai-

ble coefficient de température, grâce à quoi des variations

de la seconde valeur de résistance sous l'effet de change-

ments de température sont minimisées, des moyens destinés à intercaler la première résistance de façon qu'elle achemine une fraction du courant de charge, des moyens destinés à

obtenir à partir de la seconde résistance un signal propor-

tionnel au courant dans cette résistance, et des moyens des-

tinés à empêcher pratiquement qu'un flux magnétique produit

par le courant de charge n'induise une tension dans la se-

conde résistance; et la première résistance est un disque, le courant circule entre des surfaces planes opposées du disque, la seconde résistance est un fil ayant des première et seconde extrémités connectées au voisinage des surfaces planes opposées, avec au moins une torsade dans le fil, et

les moyens destinés à obtenir un signal comprennent un cir-

cuit magnétique portant un ensemble de spires secondaires,

le fil traversant le circuit magnétique et formant un trans-

formateur d'intensité en association avec le circuit magné-

tique et les spires secondaires.

Selon un aspect supplémentaire, l'invention procure un capteur de courant destiné à détecter un courant de charge

comprenant: une première résistance ayant une première va-

leur de résistance, une seconde résistance ayant une seconde valeur de résistance, branchée en parallèle avec la première résistance, la première résistance consistant en une première matière à faible coefficient de température, grâce à quoi des variations de la première valeur de résistance sous l'effet

de changements de température sont minimisées, la seconde ré-

sistance consistant en une seconde matière à faible coeffi-

cient de température, grâce à quoi des variations de la se-

conde valeur de résistance sous l'effet de changements de température sont minimisées, des moyens destinés à intercaler la première résistance pour qu'elle achemine une fraction du courant de charge, des moyens destinés à obtenir à partir de la seconde résistance un signal proportionnel à un courant qui circule dans celle-ci, et des moyens destinés à empêcher pratiquement qu'un flux magnétique produit par le courant de charge n'induise une tension dans la seconde résistance; et la première résistance est un disque, la seconde résistance est une boucle vrillée, en forme de H, un plan de la boucle

vrillée en forme de H est orienté de façon normale à une di-

rection du courant de charge, des premiers moyens connectent une extrémité de la boucle vrillée en forme de H au voisinage

d'une extrémité amont du disque, des seconds moyens connec-

tent une seconde extrémité de la boucle vrillée en forme de H

au voisinage d'une extrémité aval du disque, la boucle vril-

lée en forme de H comprenant des première, seconde et troi-

sième branches transversales, des moyens pour faire passer un courant dans la même direction dans les première, seconde et troisième branches transversales, les moyens destinés à

l'obtention d'un signal comprenant un circuit magnétique mon-

té sur les première, seconde et troisième branches transver-

sales, et un enroulement secondaire sur le circuit magnétique, les première, seconde et troisième branches transversales formant un primaire d'un transformateur d'intensité, tandis que l'enroulement secondaire forme un enroulement secondaire du transformateur d'intensité, les première et troisième branches transversales étant disposées sur des côtés opposés

de la seconde branche transversale, les première et troisiè-

me branches transversales étant)nnectées en parallèle, et la seconde branche transversale étant connectée en série

avec les première et troisième branches transversales.

Selon un aspect supplémentaire, l'invention procu-

re un capteur de courant destiné à détecter un courant de

charge, comprenant: une première résistance ayant une pre-

mière valeur de résistance, une seconde résistance ayant une seconde valeur de résistance et branchée en parallèle avec la première résistance, la première résistance consistant en une première matière à faible coefficient de température,

grâce à quoi des variations de la première valeur de résis-

tance sous l'effet de changements de température sont mini-

misées, la seconde résistance consistant en une seconde ma-

tière à faible coefficient de température, grâce à quoi des variations de la seconde valeur de résistance sous l'effet de changements de température sont minimisées, des moyens destinés à intercaler la première résistance de façon qu'elle achemine une fraction du courant de charge, des moyens destinés à obtenir à partir de la seconde résistance

un signal proportionnel au courant qui circule dans celle-

ci, et des moyens destinés à empêcher pratiquement qu'un flux magnétique produit par le courant de charge n'induise

une tension dans la seconde résistance; et la première ré-

sistance est un cylindre creux, des premier et second dis-

ques métalliques ferment des extrémités opposées du cylindre

creux, les moyens destinés à intercaler la première résis-

tance comprennent des moyens destinés à appliquer le courant de charge aux premier et second disques, grâce à quoi une partie notable du courant de charge traverse le cylindre

creux parallèlement à un axe de celui-ci, la seconde résis-

tance consiste en une barre disposée à l'intérieur du cy-

lindre creux, et les moyens destinés à l'obtention d'un si-

gnal comprennent un circuit magnétique d'un transformateur d'intensité monté sur la barre, et un enroulement secondaire

du transformateur d'intensité monté sur le circuit magnéti-

que, la barre consistant en un enr;Jolement primaire du

transformateur d'intensité.

La suite de la description se réfère aux dessins

annexes sur lesquels les éléments identiques sont désignés par des références numériques similaires et qui représentent respectivement: Figure 1: un schéma simplifié d'un capteur de

courant utilisable dans l'invention.

Figure 2: une vue de côté d'un capteur de courant

conforme à un mode de réalisation de l'invention.

Figure 3: une vue en perspective d'un capteur de

courant conforme à un autre mode de réalisation de l'inven-

tion. Figure 4: une coupe axiale du capteur de courant

de la figure 3.

Figure 5: une vue en perspective d'un capteur de

courant correspondant à un mode de réalisation supplémentai-

re de l'invention.

Figure 6: une vue de côté du capteur de courant

de la figure 5.

Figure 7: une coupe transversale d'encore un au-

tre mode de réalisation de l'invention.

On notera qu'on peut employer dans la mise en

oeuvre de l'invention n'importe lesquels des alliages préci-

tés, ou leurs équivalents. Pour présenter un exemple concret, on décrit un mode de réalisation de l'invention utilisant l'alliage appelé Advance (alliage de cuivre et de nickel

fabriqué par Driver Harris Alloys Inc), à titre d'exemnple d'al-

liage métallique ayant un faible coefficient de température

de la résistance.

Sur la figure 1, un diviseur de courant 10 comprend une résistance shunt 12 en parallèle avec une résistance de mesure 14. Si la valeur de la résistance shunt 12 est très faible en comparaison avec la valeur de la résistance de me- sure 14, le courant 12 est approximativement égal à I x (R1/ R2).

Un transformateur d'intensité 15 comprend un cir-

cuit magnétique 16, employant une résistance de mesure 14 en

tant qu'enroulement primaire à une seule spire, et un enrou-

lement secondaire 18 qu'i comprend un grand nombre de spires de fil. Un courant de sortie I de l'enroulement secondaire o 18 est approximativement égal au courant 12 traversant la résistance de mesure 14, divisé par le nombre de spires de l'enroulement secondaire 18. L'enroulement secondaire 18 produit donc un courant de sortie réduit par le produit de la réduction de courant dans le diviseur de courant 10 et du rapport de nombres de spires du transformateur d'intensité 15.

Le diviseur de courant 10 doit être capable d'ache-

miner un courant de charge sans échauffement ou dissipation de puissance excessifs. Dans les brevets de l'art antérieur

qui ont été mentionnés, ces exigences ont conduit à l'utili-

sation de conducteurs de cuivre pour les deux chemins du di-

viseur de courant 10. Des différences dans les sections

transversales des deux chemins d'acheminement de courant pro-

curent les différences de valeurs de résistance nécessaires.

Pour une forte réduction de courant, on donne à la section transversale de la résistance de mesure 14 une valeur très

inférieure à celle de la section transversale de la résistan-

ce shunt 12.

Malheureusement, du fait de la valeur élevée du coefficient de température de la résistance du cuivre, une faible différence de température, même si elle ne dépasse pas une fraction de degré, dans le cuivre qui constitue la

résistance shunt 12 et la résistance de mesure 14, est suffi-

sante pour introduire des erreurs inacceptables dans la rela-

tion entre le courant de charge et le courant de sortie mesu-

ré. Une telle différence de température apparait aisément, par exemple sous l'effet d'un échauffement non uniforme par l'environnement, ou d'un échauffement résistif sous l'effet

du passage du courant dans les résistances.

Les tentatives visant à remplacer le cuivre dans le diviseur résistif de l'art antérieur par une matière à faible coefficient de température, telle que l'alliage- Advance, se

heurtent aux problèmes consistant dans le coût élevé de tel-

les matières et dans leur mauvaise conductivité. La mauvaise conductivité (résistance élevée) de l'alliage Advance exige une section transversale de matière élevée pour éviter une élévation de température excessive. Le coût élevé fait que de telles grandes sections transversales sont inutilisables en pratique pour des applications dans lesquelles le coût est

une considération importante.

On a découvert qu'il était possible d'installer en série avec le courant de charge un disque de l'alliage

Advance de diamètre relativement grand mais de faible épais-

seur, pour obtenir une faible valeur de résistance. Le chemin de courant court traversant l'épaisseur du disque maintient à des valeurs raisonnables la dissipation de puissance et

l'échauffement résistif. Lorsqu'une résistance de mesure pa-

rallèle, également en Advance, est connectée en parallèle

avec le disque, le diviseur de courant résultant est prati-

quement insensible à des erreurs d'origine thermique.

En considérant la figure 2, on voit un capteur de courant 20 qui comprend un disque 22 en une matière à faible coefficient de température, comme par exemple l'alliage

Advance. Des premier et second conducteurs de connexion por-

tant respectivement les références 24 et 26 comportent chacun

une partie agrandie 28 destinée à l'établissement d'une con-

nexion électrique avec une face du disque 22, sur une aire

aussi grande que possible. Chacun des conducteurs de conne-

xion 24 et 26 comporte également une cosse de fixation apla-

tie 30, pour la connexion à un appareil externe. Un fil 32, qui est de préférence également en une matière à faible coefficient de température, comme l'alliage Advance, compor- te des première et seconde extrémités portant respectivement les références 34 36,. qui sont connectées électriquement à des faces opposées du disque 22. Le fil 32 passe à travers un circuit magnétique 38 d'un transformateur d'intensité 40, dans lequel il remplit la fonction d'un enroulement primaire à une seule spire. Un enroulement secondaire 42 placé sur le

circuit magnétique 38 produit une tension de sortie propor-

tionnelle au courant de charge qui traverse le disque 22, pour l'application à un dispositif externe. Le fil 32 est de

préférence torsadé entre le disque 22 et le circuit magnéti-

que 38, pour annuler les effets d'un flux magnétique parasi-

te. Le fil 32 s'ouvre à partir de son état torsadé, de

façon à traverser le circuit magnétique 38, et il forme ain-

si une fenêtre 44 susceptible de réagir à un flux parasite en produisant dans le fil 32 une tension qui donne naissance

à un courant parasite dans ce fil et dans l'enroulement se-

condaire 42. Si on connait l'orientation d'un tel flux para-

site, on peut faire tourner le plan de la fenêtre 44 pour éviter une interaction. Selon une variante, on peut régler le plan de la fenêtre 44 pour introduire intentionnellement une tension induite destinée à s'opposer à d'autres effets parasites. L'homme de l'art reconnattra la correspondance

entre le disque 22 et le fil 32 sur la figure 2 et la résis-

tance shunt 12 et la résistance de mesure 14, respective-

ment, de la figure 1. Du fait que le coefficient de tempéra-

ture de la résistance de l'alliage Advance est très faible,

la division de courant résistive que produit le mode de réa-

lisation de la figure 2 reste pratiquement constante sur la plage prévue de températures et de différences de température

du disque 22 et du fil 32.

En considérant maintenant les figures 3 et 4, on voit un mode de réalisation coaxial d'un capteur de courant 46. Un cylindre creux 48 formé par l'alliage Advance est in- tercalé entre des disques d'extrémités 50 et 52. Une barre 54 s'étendant entre les disques d'extrémités 50 et.2 supporte

une entretoise 56 sur laquelle est monté un circuit magnéti-

que 58. Des conducteurs de connexion 60 et 62, comportant de préférence des parties agrandies 64 pour la jonction avec des surfaces des disques d'extrémités 50 et 52, conduisent un courant de charge vers le capteur de courant 46 et à partir

de celui-ci.

Il apparaitra clairement à l'homme de l'art qu'on peut donner à l'aire de section droite du cylindre creux 48

une valeur notablement supérieure à celle de l'aire de sec-

tion droite de la barre 54, ce qui permet d'obtenir un rap-

port de résistances élevé. On peut obtenir un rapport de ré-

sistance accru en utilisant des matières différentes pour le

cylindre creux 48 et la barre 54. On peut par exemple em-

* ployer pour le cylindre creux 48 l'alliage Advance, ayant une résistivité d'environ 49 y.D-cm, et employer pour la barre 54

une matière différente ayant un faible coefficient de tempé-

rature et une résistivité plus élevée. A titre d'exemple, une matière vendue sous la marque Nikrothal LX a un coefficient

de température de la résistance approximativement égal à ce-

lui de l'alliage Advance, et une résistivité d'environ 133 a-<L-cm, soit environ 2,66 fois supérieure à la résistivité de l'alliage Advance. Si on utilise cette matière pour la barre 54 et l'alliage Advance pour le cylindre creux 48, on peut obtenir un rapport de résistance plus élevé avec une

section droite donnée.

Les disques d'extrémités 50 et 52 peuvent être constitués par la même matière que le cylindre creux 48 (et

la barre 54), ou bien ils peuvent être en cuivre. L'utilisa-

tion de cuivre peut réduire le coût total, avec une dégrada-

tion possible de l'immunité vis-a-vis des erreurs liées à la

température. On considère actuellement que la masse de cha-

cun des disques d'extrémités 50 et 52, avec sa partie agran-

die 64, peut être suffisante, compte tenu de la conductivité thermique et électrique du cuivre, pour maintenir chacun des

disques d'ex émités 50 et 52 dans une condition correspon-

dant fondameicalement à des corps isothermes, incapables de produire des gradients de température. Des erreurs dues au

coefficient de température de la résistance du cuivre peu-

vent donc être suffisamment faibles pour être acceptables.

En considérant maintenant les figures 5 et 6, on voit qu'un disque plein 66 est intercalé en série avec le courant de charge I, en utilisant par exemple les techniques

des modes de réalisation précédents. Pour la clarté du des-

sin, les connexions électriques d'entrée et de sortie du

disque 66 sont omises sur ces figures et elles sont remplia-

cées par des flèches qui indiquent la direction du courant de charge. Une boucle vrillée en forme de H, 68, s'étendant perpendiculairement à la direction du courant I, achemine un

courant I2, comme l'indiquent des flèches de direction por-

tant cette mention sur la figure.

Une branche inférieure 70 de la boucle vrillée en forme de H 68 est divisée en demi-branches séparées 74 et 76

par une fente en diagonale 78 (visible uniquement sur la fi-

gure 5). Un demi-piedestal 80 est fixé par son extrémité in-

térieure à la demi-branche 74. Une extrémité extérieure du demi-piédestal 80 comporte une nervure 82 qui est fixée au

voisinage d'une extrémité amont du disque 66.

Comme la figure 6 le montre le mieux, la nervure 82 crée un espace 84 qui surélève le reste du demi-piédestal et la demi-branche 74, de façon qu'ils ne soient pas en

contact avec le disque 66. De façon similaire, un demi-pié-

destal 86, dont l'extrémité intérieure est fixée à la demi-

branche 76, comporte une nervure 88 à son extrémité exté-

mité extérieure, ce qui crée un espace 90 qui surélève le

reste du demi-piédestal 86 et la face inférieure de la demi-

branche 76, de façon qu'ils ne soient pas en contact avec le disque 66. Une tension produite dans le disque 66 impose la circulation d'un courant dans le demi-piédestal 80, et ce courant traverse le reste de la boucle vrillée en forme de H, 68, et il retourne au disque 66 par le demipiédestal 86, comme l'indiquent les flèches sur les figures. Les hauteurs

des nervures 82 et 88 sont maintenues aussi faibles que pos- sible, compte tenu de tolérances de fabrication pratiques, de façon-à

rendre aussi petite que possible l'aire définie par les espaces 84 et 90. L'lire faible des espaces 84 et 90

réduit la tension qui peut être induite dans les demi-pié-

destaux 80 et 86 par le flux qui est produit dans le disque

66 par le courant de charge I qui traverse ce disque.

La vue en perspective de la figure 5 montre le mieux le chemin du courant de dérivation 12. A partir de la

demi-branche 74, le courant 12 s'élève dans une branche la-

térale inférieure 92 et il se divise ensuite pour circuler en parallèle dans les branches transversales 94 et 96. Le courant réuni circule vers le haut dans une branche latérale

supérieure 98, transversalement dans une branche transversa-

le supérieure 100 et vers le bas dans une seconde branche la-

térale supérieure 102. Le courant 12 circule ensuite dans une branche transversale centrale 104, disposée entre les

branches parallèles 94 et 96, et il traverse ensuite une se-

conde branche latérale inférieure 106 et le demi-piédestal

86 pour rejoindre le disque 66.

On notera que la forme correspondant à une lettre H vrillée, que présente la boucle vrillée en forme de H 68, fait circuler le courant 12 dans la même direction dans les

branches transversales parallèles 94 et 96 et dans la bran-

che transversale centrale 104. Bien qu' on puisse obtenir

le même résultat en utilisant seulement des première et se-

conde branches parallèles, les boucles résultantes formées par la boucle vrillée en forme de H 68 modifiée seraient au moins partiellement décalées mutuellement. Le décalage des boucles de la boucle vrillée en forme de H 68 augmenterait la possibilité d'induction de tensions parasites dans la

boucle, à cause de la présence d'un flux produit par le cou-

rant charge I circulant dans le disque 66 et dans les

conducceurs d'entrée et de sortie du disque.

Les branches transversales parallèles 94 et 96 et la branche transversale centrale 104 forment un primaire à

deux spires d'un transformateur d'intensité. Un circuit ma-

gnétique de bobine secondaire 108, qui n'est pas représenté

sur la figure 5, pour les besoins de la description, est

disposé sur les branches transversales parallèles 94, 96 et

la branche transversale centrale 104, pour produire un cou-

rant de sortie réduit par le rapport des nombres de spires

entre les enroulements primaire et secondaire.

En considérant maintenant la figure 7, on note qu'un capteur de courant 110 comprend un conducteur d'entrée 112 fixé au centre d'un disque conducteur 114. Un conducteur

annulaire 116, dont une première extrémité est fixée au dis-

que conducteur 114, entoure une partie d'extrémité du con-

ducteur d'entrée 112. Une plaque de sortie 118, contenant un

trou 120, est fixée à la seconde extrémité du conducteur an-

nulaire 116, de façon que le conducteur d'entrée 112 traver-

se le trou 120. Un circuit magnétique et une bobine d'un

transformateur d'intensité 122 entourent le conducteur annu-

laire 116 et le conducteur d'entrée 112. Un conducteur exté-

rieur annulaire 124 est connecté entre le disque conducteur

114 et la plaque de sortie 118, et il entoure le transforma-

teur d'intensité 122 et les éléments qu'encercle ce dernier.

Comme il est bien connu, une tension est induite dans le secondaire d'un transformateur d'intensité toroldal, proportionnellement au courant total enfermé à l'intérieur du circuit magnétique de ce transformateur. En l'absence du conducteur extérieur annulaire 124, le courant total enfermé

à l'intérieur du circuit magnétique du transformateur d'in-

tensité 122 est égal à zéro. En effet, le courant d'entrée sur le conducteur d'entrée 112 est exactement équilibré par le courant de retour sur le conducteur annulaire 116. La présence d'un chemin de dérivation passant par le conducteur extérieur annulaire 124 déséquilibre le courant enfermé à l'intérieur du transformateur d'intensité 122, conformément

aux valeurs de résistances en parallèle, de la manière dé-

crite précédemment.

Dans un mode de réalisation conforme à la figure 7, le conducteur extérieur annulaire 124 et le conducteur annulaire 116 sont en une matière à faible coefficient de

température, comme par exemple l'alliage Advance, et le con-

ducteur d'entrée 112, le disque conducteur 114 et la plaque de sortie 118 sont tous en cuivre. Du fait que la majeure partie du déséquilibre dans le courant enfermé dans le

transformateur d'intensité 122 est due au courant de dériva-

tion dans l'alliage Advarce dans le conducteur extérieur annulaire 124, qui se soustrait du courant dans l'alliage Advance du conducteur annulaire 116, les erreurs induites

par la présence des éléments en cuivre peuvent être suffi-

samment faibles pour être acceptables.

Bien que chaque mode de réalisation de l'invention

décrit et représenté ci-dessus utilise un secondaire à spi-

res multiples d'un transformateur d'intensité pour réduire

encore davantage le courant de sortie, il apparaitra claire-

ment à l'homme de l'art que la réduction de courant propor-

tionnelle que réalise le diviseur de tension constitué par les deux matières à faible coefficient de température, peut être satisfaisante pour l'utilisation directe, sans exiger

la réduction de courant supplémentaire que procure la fonc-

tion de transformateur d'intensité. On doit considérer qu'un

tel mode de réalisation entre dans le cadre de l'invention.

Claims (21)

REVENDICATIONS

1. Capteur de courant (10) destiné à détecter un courant de charge (I), caractérisé en ce qu'il comprend: une première résistance (12) ayant une première valeur de résistance; une seconde résistance (14) ayant une seconde

valeur de résistance et branchée en parallele avec la pre-

ière résistance; la première résistance (12) consistant en une première matière à faible coefficient de température,

grâce à quoi des variations de la première valeur de résis-

tance sous l'effet;de changments de température sont mini-

misees; la seconde résistance (14) consistant en une secon-

de matière à faible coefficient de température, grâce à quoi des variations de la seconde valeur de résistance (14) sous l'effet de changements de température sont minimisées; des moyens destinésà intercaler la première résistance (14) pour qu'elle achemine une fraction du courant de charge (I); des moyens (15) destinés à obtenir à partir de la seconde résistance (14) un signal (Io) proportionnel au courant qui circule dans la seconde résistance; et des moyens destinés à empêcher pratiquement qu'un flux magnétique produit par

le courant de charge (I) n'induise une tension dans la se-

conde résistance (14).

2. Capteur de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première et seconde matières à

faible coefficient de température sont une même matière.

3. Capteur de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première et seconde matières à

faible coefficient de température sont différentes.

4. Capteur de courant selon la revendication 3, caractérisé en ce que la résistivité de la seconde matière

à faible coefficient de température est notablement supé-

rieure à la résistivité de la première matière à faible

coefficient de température.

5. Capteur de courant selon la revendication 1,

caractérisé en ce que l'une au moins des première et secon-

de matières à faible coefficient de température est un allia-

ge consistant essentiellement en cuivre et en nickel.

6. Capteur de courant selon la revendication 1, ca-

ractérisé en ce que la première résistance (12) est disposée symétriquement par rapport au courant qui la traverse.

7. Capteur de courant selon la revendication 6, ca-

ractérisé en ce que la première résistance est un disque (22) et le courant circule entre des surfaces planes opposées

de ce disque.

8. Capteur de courant selon la revendication 7, ca-

ractérisé en ce que le disque (22) a un diamètre supérieur au diamètre de conducteurs (24, 26) qui acheminent le courant de charge (I) vers le disque, et ces conducteurs comprennent des parties agrandies (28) destinées à réaliser la jonction avec une partie des surfaces planes opposées ayant une aire supérieure à l'aire de section droite des conducteurs (24, 26).

9. Capteur de courant selon la revendication 7, ca-

ractérisé en ce que la seconde résistance est un fil (32) qui

est connecté prés des surfaces planes opposées.

10. Capteur de courant selon la revendication 9, ca-

ractérisé en ce que les moyens destinés à empêcher pratique-

ment l'induction d'une tension comprennent une torsade dans

le fil (32).

11. Capteur de courant selon la revendication 9, ca-

ractérisé en ce que les moyens d'obtention d'un signal com-

prennent un circuit magnétique (38) portant un ensemble de spires secondaires (42), et le fil (32) traverse le circuit magnétique (38) et il forme un transformateur d'intensité (40), en association avec le circuit magnétique (38) et les

spires secondaires (42).

12. Capteur de courant selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'orientation du fil (32) qui traverse le circuit magnétique (38) est établie de façon à définir

une tension induite dans ce fil.

13. Capteur de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que: la première résistance est un disque (66); la seconde résistance est une boucle vrillée en forme de H (68); le plan de la boucle vrillée en forme de H (68) est orienté de façon normale à la direction du courant de charge (I); il existe des premiers moyens (80) destinés à connecter une extrémité de la boucle vrillée en forme de H (68) prés d'une extrémité amont du disque (66); il existe des seconds moyens (86) destinés à connecter une seconde extrémité de la boucle vrillée en forme de H (68) près d'une extrémité aval du disque (66); la boucle vrillée en forme de H (68) comprend au moins des première et seconde branches transversales (94, 96; 104); il existe des moyens destinés à faire circuler un courant dans la même direction dans les première et seconde branches transversales (94, 96; 104); et les moyens destinés à l'obtention d'un signal comprennent un

circuit magnétique monté sur les première et seconde bran-

ches transversales (94, 96; 104) et un enroulement secondai-

re (108) sur ce circuit magnétique, les première et seconde branches transversales (94, 96; 104) formant un primaire d'un transformateur d'intensité, tandis que l'enroulement

secondaire (108) forme un enroulement secondaire du trans-

formateur d'intensité.

14. Capteur de courant selon la revendication 13,

caractérisé en ce que les moyens destinés à empêcher prati-

quement l'induction d'une tension comprennent une configura-

tion dans laquelle: la première branche transversale (94, 96) comprend des première (94) et troisième (96) branches transversales parallèles disposées de part et d'autre de la

seconde branche transversale (104); les première et troisiè-

me branches transversales parallèles (94, 96) sont connec-

tées en parallèle; et la seconde branche transversale paral-

lèle (104) est connectée en série avec les première et troi-

sième branches transversales parallèles (94, 96).

20. Capteur de courant (20) destiné à détecter un courant de charge, caractérisé en ce qu'il comprend: une

première résistance (22) ayant une première valeur de résis-

tance; une seconde résistance (32) ayant une seconde valeur

de résistance et branchée en parallèle avec la première ré-

sistance (22); la première résistance (22) consistant en une première matière à faible coefficient de température, grâce à quoi des variations de la première valeur de résistance sous l'effet de changements de température sont minimisées; la seconde résistance (32) consistant en une seconde matière

à faible coefficient de température, grâce à quoi des varia-

tions de la seconde valeur de résistance sous l'effet de

changements de température sont minimisées; des moyens des-

tinés à intercaler la première résistance (22) de façon qu'elle achemine une fraction du courant de charge; des

moyens (40) destinés à obtenir à partir de la seconde résis-

tance (32) un signal proportionnel au courant circulant dans

cette résistance; et des moyens destinés à empêcher prati-

quement qu'un flux magnétique produit par le courant de charge n'induise une tension dans la seconde résistance (32); et en ce que la première résistance est un disque (22); le courant circule entre des surfaces planes opposées de ce disque (22); la seconde résistance est un fil (32) ayant des première et seconde extrémités qui sont connectées près des surfaces planes opposées; il existe au moins une torsade dans le fil (32); et les moyens destinés à l'obtention d'un signal comprennent un circuit magnétique (38) qui porte un ensemble de spires secondaires (42), et le fil (32) traverse

le circuit magnétique (38) et forme un transformateur d'in-

tensité (40) en association avec le circuit magnétique (38)

et les spires secondaires (42).

21. Capteur de courant destiné à détecter un cou-

rant de charge, caractérisé en ce qu'il comprend: une pre-

mière résistance (66) ayant une première valeur de résistan-

ce; une seconde résistance (68) ayant une seconde valeur de

résistance et branchée en parallèle avec la première résis-

tance (66); la première résistance (66) consistant en une première matière à faible coefficient de température, grâce à quoi des variations de la première valeur de résistance sous l'effet de changements de température sont minimisées; la seconde résistance (68) consistant en une seconde matière

à faible coefficient de température, grâce à quoi des va-

riations de la seconde valeur de résistance sous l'effet de

changements de température sont minimisées; des moyens des-

tinés à intercaler la première résistance (66) pour qu'elle achemine une fraction du courant de charge; des moyens (108)

destinés à obtenir à partir de la seconde résistance un si-

gnal proportionnel au courant qui circule dans cette résis-

tance; et des moyens destinés à empêcher pratiquement qu'un flux magnétique produit par le courant de charge n'induise une tension dans la seconde résistance (68); et en ce que la

première résistance est un disque (66); la seconde résistan-

ce est une boucle vrillée en forme de H (68); le plan de la

boucle vrillée en forme de H (68) est orienté de.façon nor-

male à la direction du courant de charge; il existe des pre-

miers moyens (80) destinés à connecter une extrémité de la boucle vrillée en forme de H (68) prés d'une extrémité amont

du disque (66); il existe des seconds moyens destinés à con-

necter une seconde extrémité de la boucle vrillée en forme

de H ( 68) près d'une extrémité aval du disque (66); la bou-

cle vrillée en forme de H (68) comprend des première, secon-

de et troisième branches transversales (94, 104, 96); il existe des moyens destinés à faire circuler un courant dans le même direction dans les première, seconde et troisième branches transversales (94, 104, 96); les moyens destinés à l'obtention d'un signal comprennent un circuit magnétique

placé sur les première, seconde et troisième branches trans-

versales (94, 104, 96) et un enroulement secondaire (108)

sur le circuit magnétique, les première, seconde et troisiè-

me branches transversales (94, 104, 96) formant un primaire d'un transformateur d'intensité, tandis que l'enroulement

secondaire forme un enroulement secondaire de ce transforma-

teur d'intensité; les première et troisième branches trans-

versales (94, 96) sont disposées de part et d'autre de la

seconde branche transversale (104); les première et troisié-

me branches transversales (94, 96) sont connectées en paral- lèle; et la seconde branche transversale (104) est connectée

en série avec les première et troisième branches transversa-

les (94, 96).

22. Capteur de courant (46) destiné à détecter un courant de charge caractérisé en ce qu'il comprend: une

première résistance (48) ayant une première valeur de résis-

tance; une seconde résistance (54) ayant une seconde valeur

de résistance et branchée en parallèle avec la première ré-

sistance (48); la première résistance consistant en une pre-

mière matière à faible coefficient de température, grâce à quoi des variations de la première valeur de résistance sous l'effet de changements de température sont minimisées; la seconde résistance (54) consistant en une seconde matière à

faible coefficient de température, grâce à quoi des varia-

tions de la seconde valeur de résistance sous l'effet de changements de température sont minimisées; des moyens (60, 64) destinés à intercaler la première résistance (48) pour qu'elle achemine une fraction du courant de charge; des

moyens (58) destinés à obtenir à partir de la seconde résis-

tance (54) un signal proportionnel au courant qui circule dans cette résistance; et des moyens destinés à empêcher pratiquement qu'un flux magnétique produit par le courant de charge n'induise une tension dans la seconde résistance (54); et en ce que la première résistance est un cylindre creux (48); des premier et second disques métalliques (50, 52) ferment des extrémités opposées de ce cylindre creux (48);

les moyens destinés à intercaler la première résistance com-

prennent des moyens (64) destinés à appliquer le courant de charge aux premier et second disques (50, 52), grâce à quoi

une fraction notable du courant de charge traverse le cylin-

dre creux (48) parallèlement à un axe de celui-ci; la seconde

résistance est une barre (54) disposée à l'intérieur du cy-

lindre creux (48); et les moyens d'obtention d'un signal com-

prennent un circuit magnétique (58) d'un transformateur d'in-

tensité monté sur l a barre (54), et un enroulement secondaire de ce transformateur d'intensité sur le circuit magnétique,

la barre (54) constituant un primaire du transformateur d'in-

tensité. 23. Capteur de courant (110) destiné à détecter un

courant de charge, caractérisé en ce qu'il comprend: un con-

ducteur d'entrée (112); un conducteur annulaire (116) qui entoure le conducteur d'entrée; un circuit magnétique et une

bobine secondaire d'un transformateur d'intensité (122) en-

tourant le conducteur annulaire (116), grace à quoi le cou-

rant qui circule dans le conducteur d'entrée (112) et le con-

ducteur annulaire (116) traverse le circuit magnétique, ce qui fait que le conducteur annulaire (116) et le conducteur

d'entrée (112) se comportent comme un primaire du transforma-

teur d'intensité (122); des moyens (114) permettant le passa-

ge du courant de charge dans une première direction dans le

conducteur d'entrée (112) et dans une seconde direction, op-

posée, dans le conducteur annulaire (116), ce qui fait que

le courant de charge s'annule pratiquement dans le transfor-

mateur d'intensité (122); et un conducteur de sortie annulai-

re (124) connecté en parallèle avec l'un des conducteurs com-

prenant le conducteur d'entrée (112) et le conducteur annu-

laire (116), ce qui provoque un déséquilibre entre des cou-

rants circulant dans la première direction dans le conducteur

d'entrée (112) et dans la.seconde direction dans le conduc-

teur annulaire (116).

24. Capteur de courant selon la revendication 23, caractérisé en ce que le conducteur extérieur annulaire (124) au moins, consiste en une matière à faible coefficient

de température.

25. Capteur de courant selon la revendication 24, caractérisé en ce que le conducteur annulaire (116) consiste

en une matière à faible coefficient de température.

26. Capteur de courant selon la revendication 23, caractérisé en ce que les moyens permettant la circulation du courant de charge comprennent un disque conducteur (114) et une configuration dans laquelle le conducteur d'entrée

(112) est fixé en position centrale sur une surface du dis-

que conducteur (114); le conducteur annulaire (116) est fixé à une première extrémité au disque conducteur (114); et le conducteur annulaire (116) est fixé à une seconde extrémité

à une plaque de sortie (118).

27. Capteur de courant selon la revendication 26, caractérisé en ce que le conducteur extérieur annulaire

(124) est connecté à une première extrémité au disque con-

ducteur (114) et à une seconde extrémité à la plaque de sor-

tie (118), ce qui fait qu'il est connecté en parallele avec

le conducteur annulaire (116).