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compteur triphasé CM5 vue interieur bobines disque

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Détails complémentaires sur le fonctionnement magnétique du compteur triphasé CM5 CdC vue d'ensemble des bobines et du disque.
Références :
-Encyclopédie Quillet
-Techniques ingénieur D 4953
-Brevets d'invention site USPTO de General Electric
-et article de M. P. Janet : les compteurs d'énergie SFP en 1902.

Attention aux phases.
Le composant marron en haut est une bobine de tension avec son empilage de tôles ferromagnétiques noires. La partie inférieure est occupée par un réglage de fuite magnétique.
Les deux bobines jaunes en dessous sont les bobines de courant avec un système de réglage de déphasage..
Le compteur à induction est un Wattmètre intégrateur.
Le principe des champs tournants a été inventé par Ferraris à la fin du XIXème siècle en 1889. La théorie exacte est assez complexe.
Il faut bien voir que les circuits magnétiques des bobines de tension et de courant sont alignés et séparés de quelques mm par un entrefer où tourne le disque induit moteur. Les circuits magnétiques au voisinage du disque ont des fentes suffisamment grandes pour créer des fuites magnétiques tournantes suffisantes pour avoir un effet moteur. Ces entrefers linéarisent les caractéristiques magnétiques et limitent les effets de la température.
La bobine de courant a deux pôles magnétiques ; la bobine de tension a un pole magnétique qui est placé au milieu entre les deux pôles de la bobine de courant.
Le grand intérêt de ce compteur/moteur est de pas avoir besoin de balais + collecteurs qui auraient été nécessaires pour un compteur sur le continu. C'est un gage de fiabilité et de diminution des couples résistants parasites. C'est le principe des moteurs électriques asynchrones (à cage d'écureuil) qui sont d'une grande simplicité et fiabilité.

1) Les couples moteur sont dus aux dérivées par rapport au temps des inductions rayonnées par les bobines de tension et de courant qui sont au nombre de 6.
Il faut donc maitriser les phases des couples. Ce compteur à induction ne fonctionne qu'en réseau alternatif 50 Hz.
Toute dérivation en signaux sinusoïdaux correspond à un déphasage de 90°.
Une self idéale a un courant en retard sur la tension de 90° , c'est à dire qu'en sinusoïdal que le courant est nul quand la tension est maximum ou le courant est maximal quand la tension est nulle
Une capacité idéale a un courant en avance sur la tension de 90° , là aussi le courant est maximal quand la tension est nulle.

2) Astuces pour résoudre les problèmes de phase apportés par les capteurs inductifs. Cf. fig. 200 de l'encyclopédie Quillet.
La bobine de courant en montage Shunt est à faible impédance et avec peu de déphasage U/I et
la bobine de tension en montage dérivation réalisée en fil fin est très inductive pour avoir le maximum d'impédance et dériver le minimum de courant : déphasage U/I = 90° environ et non exactement en raison de l'effet de la résistance du fil.
Donc il y aura un déphasage PHI d’environ 90° entre le flux du à la tension et le flux du au courant.
On peut démontrer que le couple moteur induit dans le disque moteur en aluminium est alors la résultante de 2 couples moteur antagonistes égaux et opposés et avec une multiplication et non pas une addition ce qui donne bien la fonction Wattmètre. Une addition aurait donné un comptage sans charge.
-Couple moteur = K.(U.I. sin PHI).Fréquence.
-U.I. = composante wattmètre
-K = constante de calibration
-Fréquence = 50 Hz qui est garantie constante par le fournisseur d'énergie et que l'on peut intégrer dans la calibration.
-Sin PHI = Cos phi si on sait ajuster : PHI = 90° - phi avec phi = déphasage tension courant du aux charges réactives.
La puissance à mesurer est alors U.I cos phi ; avec cos phi = facteur de puissance = P active / P apparente = P active / V*I ; V et I = tension et courant efficaces
Pour ajuster le déphasage PHI à exactement 90°, on peut rajouter un enroulement en court-circuit sur une portion de la section du circuit magnétique qui rajoutera un déphasage de correction.
Cf. Spire de Frager sur les moteurs à induction alimentés en monophasé. L'effet de la spire de court-circuit y est de retarder le flux localement et de créer un champ tournant. L'autre moyen pour obtenir un déphasage est le condensateur.
Astuce pour forcer la rotation du disque : Si les circuits magnétiques étaient parfaitement symétriques, il n'y aurait pas de rotation à cause de la compensation mutuelle des deux couples moteurs. C'est pourquoi une dissymétrie volontaire est faite en insérant une lame ferromagnétique décalée par rapport à l'axe de symétrie du bobinage tension. L'ajustage de cette dissymétrie permet de régler le seuil de démarrage du disque (Sensibilité).
La vitesse de rotation est déterminée par un couple résistant proportionnel à la vitesse de rotation obtenu par induction d'un aimant permanent dans le disque moteur. (Pertes par courant de Foucault)
A noter que le couple résistant augmente avec F ce qui permet de compenser F dans la formule : Couple moteur = K.(U.I. sin PHI).Fréquence.
En dessous du circuit magnétique des bobines de courant, on retrouve les sortes de shunts induits réglables par un boulon.
Noter l'enroulement avec 2 spires plates.
Ces shunts servent à ajuster le déphasage tension / courant PHI qui doit être égal à 90° exactement.
Ces shunts peuvent avoir un coefficient de température compensateur.
En dessous des aimants de freinage, on aperçoit un support ajustable par pas de vis en laiton pour la crapaudine en saphir qui maintient et guide l'axe vertical des deux disques moteurs ; ce avec le minimum de frottement. C'est typiquement une technique horlogère.

Auteur Ph. Maliet + encyclopédie Quillet
Créée le Jeudi 04 Août 2016
Ajoutée le Jeudi 04 Août 2016
Dimensions 683*1024
Fichier compteur_tri_CM5_vue_interieur_bobines_disque.JPG
Poids 251 Ko
Tags ampèremetre, magnétique, Schlumberger, voltmètre, échelle
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