Mesure des intensités par ceinture de Rogowski. Utilisation d'une spire compensatrice

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Submitted on 1 Jan 1962

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Mesure des intensités par ceinture de Rogowski.

Utilisation d’une spire compensatrice

C. de Montgolfier, Y. Papillon

To cite this version:

13

MESURE DES INTENSITÉS PAR CEINTURE DE ROGOWSKI UTILISATION D’UNE SPIRE

COMPENSATRICE

Par C. DE MONTGOLFIER et Y.

_PAPILLON,

C. E. N. de _Saclay.

Résumé. 2014 La _mesure des fortes intensités de courant _se fait généralement, _en

particulier dans

les _{décharges gazeuses, à l’aide d’une} « _{ceinture de Rogowski » placée} autour _du conducteur. L’exis-tence d’un circuit extérieur de retour introduit deux erreurs sur la mesure ainsi effectuée. _{On expose}

ici, une méthode permettant de supprimer l’une des erreurs et de réduire considérablement l’autre. Abstract. 2014 Measurement of

high current intensities is _generally made, specially in _gaseous

dis-charge, with « _{Rogowski belt » placed around conductor. The presence of an external circuit, with} close electrical circuit, introduces two errors in this measurement. We describe a method

allowing suppression of one of _them, and an _important reduction of the other one. LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM

PHYSIQUE APPLIQUÉE

SUPPLÉMENT AU NO 3.

. TOME 23, MARS 1962, PAGE

La mesure des intensités dans les

_décharges

ga-zeuses se fait

_{généralement}

à l’aide d’une «

cein-ture de

_Rogowski

»

_placée

_{autour d’un conducteur.}

Le reste du circuit introduit sur la mesure deux

erreurs. On exdose ci-dessous une méthode

per-mettant de compenser l’une et de réduiré considé-rablement l’autre.

Principe

de la

mesure.

-- La

ceinture

de

Ro-gowski

se

_présente

comme un enroulement toroïdal

jouant

le rôle

_du

secondaire d’un transformateur

dont le

_primaire

est

_{constitué par le conducteur que}

parcourt

le courant à _mesurer I

_(fig.

_1).

Le flux

FIG. 1.

de

_{l’induction=Bo}

_créé

par ce courant, à travers les

spires

de

l’enfoulemént

effectue le

_couplage.

Si on suppose que ce conducteur est

_rectiligne

et

_indéfini,

la tension aux bornes de l’enroulement est donnée

par une relation de la forme.

(k

fonction calculable

simple

des

_paramètres

géo-métriques

de

_{l’enroulement)}

ce

qui

_permet

_par

intégration

de connaître la valeur de I à

_chaque

instant.

Influence d’une

_géométrie

finie.

-- En

pratique,

il est évidemment

_impossible

d’avoir un

conduc-teur

_rectiligne

et indéfini isolé dans

_l’espace.

Sa

longueur

est

_finie,

et il fait nécessairement

_partie

d’un circuit fermé. Le fait que sa

_longueur

soit

finie se traduirait

_simplement

_par une diminution

de la valeur de l’induction

_magnétique

en tout

point,

le vecteur induction conservant

_toujours

. une direction

perpendiculaire

_au conducteur

(c).

Il suffirait donc d’introduire un facteur correctif

dans le coefficient k pour en rendre

_compte.

Mais

_Inexistence

d’un circuit extérieur

provoque-l’apparitiôn

d’un

_vecteur

induction

’supplémen-taire

Bext..

dot

la

_composition

avec

_{8. (crée}

_par

l’élément

_rectiligne)

donne un vecteur induction résultant

_qui

_{n’est’ pas}

_{perpendiculaire}

à

_(c).

Pro-FIG. 2.

jetons

le vecteur

Bext.

(fig.

2) :

sur

_(c)

- soit

Bc ;

sur

_Bo

-- soit

_{Bo ;}

sur OM - soit _Br.

On

_recueille,

_{aux bornes de} la ceinture de

Ro.-gowski,

la

somme algébrique

des tensions .

ei :

induite

par

Bo + Bo

dans la somme des

spires

de

_{l’enroulement ;}

e2 : induite par Be-

dans

la

grande spire

S

per-pendiculaire

à

_(c)

_que

forme

l’ensemble de

l’enrou-lement

_{(fig. 3).}

(Br

ne traverse aucune

_spire

de

_{l’en roulement-,’}

donc n’induit _{pas de}

_tension).

14

FIG. 3.

Élimination

de I ’erreur due à

8c :

_spire

compen-satrice. Si on

_ajoute

à l’enroulement une

_spire

compensatrice S,

bobinée en

_sens

inverse de S

(fig.

4),

la somme

_algébrique

des aires de ces

spires

FIG. 4.

sera _presque

nulle,

et on ne recueillera

_plus

aux

bornes de la ceinture que la tension el.

L’efficacité de cette

_{spire compensatrice}

a été

vérifiée

_{expérimentalement}

sur un

_circuit

rectan-gulaire,

alimenté par la

_décharge

d’une batterie

de condensateur. La

_fréquence

était de

_15kHz,

le courant maximum

de

5

_OOOA,

et le conducteur

(c)

était

_représenté

_par un

_grand

côté du

rec-tangle,

d’un bout à l’autre

_duquel

_{(100 cm)}

on

déplaçait

une ceinture de

_Rogowski,

soit sans

_spire

compensatrice,

soit avec. La

_figure

5 montre les

FIG. 5.

résultats obtenus. On a

_porté

en ordonnée la valeur

du

_premier

maximum du

_{signal fourni par la}

cein-ture;

en abscisse la distance

_comptée

à

_partir

d’un

angle

du

_rectangle.

La nouvelle

_disposition

de l’enroulement avec

spire compensatrice

offre à Br une

spire

dans

la-quelle

il

_peut

induire une tension

_(fig.

_6).

Il faut

donc

_disposer

S et

_Si

l’une contre l’autre de

_façon

à

réduire presque à zéro cette surface

_parasite.

Fie. 6.

Réduction de l’erreur. due à

_{Bo :}

_disposition

du

montage.

-- On

voit,

d’après

la définition de _el

que la mesure est néanmoins

_perturbée

_par la

présence

de l’induction

_{magnétique B’.}

Cette

per-turbation

peut

être considérablement réduite dans deux cas :

10 Si la ceinture a un _rayon moyen petit _par

rapport

aux dimensions du circuit. En tous les

points

de

l’enroulement,

le circuit extérieur crée alors des vecteurs induction

_qui

ont sensiblement

même

_direction,

sens et

grandeur. Ainsi,

à

chaque

spire

s, on

_peut

associer la

spire

s’

symétrique

_par

rapport

au centre de

_{l’enroulement,}

de telle sorte

que l’induction crée à travers ces

spires

des flux

qui s’opposent.

Au

_total,

le circuit extérieur sera donc sans action sur la tension délivrée _par la

cein-ture.

20 Si le retour du courant se fait coaxialement autour de la

ceinture

_(fig.

₇₎

et si celle-ci n’est pas

FIG. 7.

trop près

des extrémités du

_coaxial,

le

_champ

crée

par le courant de retour en tout

_point

de la

cein-ture est nul. Le circuit

_extérieur,

là encore, est