DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
[0001] L'invention concerne l'interruption différentielle d'appareillages électriques, et
notamment la fiabilité du déclenchement à fort courant d'excitation.
[0002] Plus généralement, l'invention se rapporte à un tore utilisé pour la détection de
courants différentiels et à l'optimisation de sa géométrie pour diminuer la génération
de signal secondaire parasite.
[0003] L'invention concerne également un dispositif de détection différentielle et de protection
immunisé contre des déclenchements intempestifs.
ETAT DE LA TECHNIQUE
[0004] Pour toute ligne électrique, la somme vectorielle des courants de départ et de retour
devrait être nulle ; il arrive cependant que des dysfonctionnements surviennent, par
exemple un défaut de la mise à la terre, et qu'un courant différentiel résiduel entre
les conducteurs de la ligne subsiste. Afin de détecter de tels courants, parfois également
appelés homopolaires ou de fuite, il est usuel de faire appel au champ magnétique
coaxial concentrique émis par tout conducteur traversé par un courant : la ligne électrique
à vérifier est entourée par un anneau de perméabilité magnétique supérieure à celle
de l'air qui concentre l'éventuel champ magnétique résiduel. Un bobinage dit secondaire
autour de l'anneau sera alors la source d'une tension électrique proportionnelle au
champ magnétique dans l'anneau, dont le signal permet de déterminer l'intensité primaire
différentielle dans les conducteurs de la ligne.
[0005] Les propriétés magnétiques de l'anneau imposent des matériaux spécifiques, souvent
disponibles uniquement en faibles épaisseurs, qui sont ensuite superposées. Selon
une option classique, les anneaux de détection se présentent ainsi sous forme de tores
2, illustrés en figures 1A et 1B, formés d'un ruban 4 de matériau de perméabilité
magnétique élevée enroulé sur lui-même. Le ruban 4 est de section sensiblement constante
; sa longueur permet la formation d'un nombre de spires, ou couches, 6
i dépendant des capacités souhaitées de l'anneau, entre une extrémité 8 du ruban devenant
une extrémité interne du tore 2, et l'autre.
[0006] Pour former un dispositif de détection et d'interruption différentielle, le tore
2 est doté d'un enroulement secondaire 10, dont les spires, en nombre variable, s'étendent
dans le cadre représenté en figure 1C sur 360°. Le tore 2 est positionné autour de
la ligne à vérifier qui, dans le cas illustré, consiste en deux barreaux 12 en cuivre
; il est entendu que cet exemple est illustratif et que les deux barreaux 12 peuvent
notamment être remplacés par l'enroulement primaire de quatre fils d'une alimentation
triphasée avec neutre comme décrit dans
FR 2 749 987, ou tout autre mode de réalisation.
[0007] En présence d'une différence de courant entre les conducteurs 12 de la ligne, un
signal secondaire est détecté dans l'enroulement 10 par les moyens de traitement 14
qui peuvent donner une estimation du signal secondaire ou du courant primaire différentiel
correspondant. Si un seuil est atteint, notamment 30 mA pour le courant différentiel
primaire, un relai de déclenchement 16 envoie un signal à des systèmes de coupure
associés aux conducteurs primaires 12, afin de déconnecter l'installation considérée.
[0008] En théorie, lorsque les barreaux 12 sont centrés dans le tore 2 et traversés par
deux courants opposés, leurs champs magnétiques induits s'annulent dans le tore 2
et aucun signal n'est détecté dans le bobinage secondaire 10 ; cependant, en particulier
en présence d'un fort courant primaire, il peut arriver qu'un signal secondaire soit
malgré tout généré. Ce type de signal secondaire parasite, correspondant à un faux
courant primaire différentiel, peut notamment être causé par une dissymétrie magnétique
ou géométrique de l'ensemble de détection 2, 10, 12.
[0009] Il est important que les faux courants différentiels détectés n'entraînent pas de
déclenchement intempestif des installations. Différentes pistes ont été explorées
pour minimiser leurs effets, par exemple l'association à un blindage décrite dans
le document
FR 2 799 840, ou la juxtaposition de tores formés de matériaux différents décrite dans le document
FR 2 749 987. Outre l'encombrement de la première solution et la complexité de la seconde, ces
agencements ne résolvent pas tous les cas et le problème du déclenchement intempestif
dû aux signaux secondaires parasites demeure.
EXPOSE DE L'INVENTION
[0010] Parmi autres avantages, l'invention vise à pallier des inconvénients des systèmes
existants et notamment à éviter une détection erronée de courants différentiels pouvant
occasionner un déclenchement intempestif d'un appareil de coupure. A cette fin, la
géométrie du tore de détection est optimisée de sorte que le flux magnétique traversant
le tore soit homogénéisé, et ne génère pas de signaux secondaires parasites.
[0011] Sous un de ses aspects, l'invention concerne un tore susceptible d'être utilisé pour
la détection différentielle dans lequel une des parties d'extrémité du ruban formant
le tore est dotée de moyens permettant au flux magnétique de circuler de façon plus
homogène, en étant réparti sur une longueur supérieure de spire.
[0012] Le tore comprend un ruban de matériau magnétique de section sensiblement constante
et enroulé, avantageusement de façon circulaire, pour former une succession de spires,
qui sont accolées entre elles par des faces opposées du ruban. Le ruban comprend deux
extrémités auxquelles sont associées des parties d'extrémité de longueur prédéterminée,
avantageusement correspondant à un tour de tore. Selon l'invention une au moins des
parties d'extrémité, correspondant à et prolongeant l'extrémité interne du ruban dans
le tore, est munie de moyens permettant d'homogénéiser le flux magnétique. L'homogénéisation
du flux magnétique est obtenue par une modification, et notamment une diminution graduelle,
de préférence une décroissance continue, de la densité apparente de matériau magnétique
dans le volume défini par le ruban au niveau de la partie d'extrémité et la spire
qui y est adjacente en présence des moyens d'homogénéisation, par rapport à la même
valeur sans lesdits moyens d'homogénéisation. En d'autres termes, les moyens d'homogénéisation
modifient le couplage magnétique entre la partie d'extrémité et la spire qui lui est
adjacente, de sorte que ce couplage est croissant depuis l'extrémité.
[0013] En particulier, la diminution de la densité relative, c'est-à-dire du couplage magnétique,
peut être obtenue par un « allègement » de la partie d'extrémité, par un prélèvement
ou une réduction en matériau de la section et/ou de la surface du ruban, c'est-à-dire
plus généralement un élément d'allègement. Les moyens d'homogénéisation du flux peuvent
par exemple consister en un évidement au sein du ruban sur la partie d'extrémité,
comme un trou, qui peut notamment être triangulaire, de sorte que la partie d'extrémité
contient une quantité décroissante de matériau magnétique vers l'extrémité. L'évidement
peut être formé d'une pluralité d'orifices, de préférence transversaux au ruban, et
de longueur croissante vers l'extrémité du ruban.
[0014] Selon une alternative, l'élément d'allègement peut être réalisé par une découpe du
ruban au niveau d'un bord de la partie d'extrémité, ou de ses bords, formant ainsi
une pointe vers l'extrémité concernée. Une diminution de l'épaisseur serait également
possible.
[0015] La décroissance du couplage magnétique peut être réalisée par une augmentation du
volume concerné, les moyens d'homogénéisation pouvant notamment prendre la forme d'une
cale s'insérant entre l'extrémité du ruban et la spire adjacente. De préférence, la
cale est insérée sur une distance correspondant à la partie d'extrémité et son profil
est adapté pour une progression régulière dans l'écartement entre les spires. Il est
envisageable également de positionner plusieurs cales de hauteurs différentes à différents
niveaux entre la spire interne et la spire adjacente.
[0016] L'invention concerne par ailleurs un dispositif de détection des courants différentiels
(revendication 9) comprenant un tore tel que défini précédemment, entouré, de préférence
sur toute sa circonférence, d'un bobinage secondaire, et associé à des moyens de traitement
du signal secondaire fourni par ledit bobinage, signal représentatif d'un courant
primaire différentiel à l'intérieur du tore.
[0017] Sous un autre aspect, l'invention concerne un appareil de coupure différentielle
d'une ligne de conducteurs primaires (revendication 11), de préférence intégré. L'appareil
comprend un dispositif de détection des courants différentiels tel que défini plus
haut, les conducteurs primaires associés à un système de coupure traversant le tore
du dispositif de détection, et un relai de déclenchement commandant le système de
coupure en fonction des données issues des moyens de traitement du dispositif de détection.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0018] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description
qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif
et nullement limitatifs, représentés schématiquement dans les figures annexées.
[0019] Les figures 1A, 1B et 1C, déjà décrites, montrent un tore de détection différentiel
selon l'état de la technique et un appareil de coupure.
[0020] La figure 2 illustre un premier mode de réalisation de l'invention.
[0021] Les figures 3A et 3B montrent un autre mode de réalisation de l'invention.
[0022] Les figures 4A et 4B représentent une variante de réalisation de la figure 3.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION PREFERE
[0023] Les inventeurs ont trouvé que l'une des causes de génération intempestive de signaux
secondaires concernait la forme même du tore 2 de détection. De fait, tel qu'illustré
en figure 1B, le flux magnétique B issu du circuit primaire 12 parcourt le tore 2
en suivant les couches 6
i de ruban magnétique ; les très minces entrefers existants entre chaque spire 6
i freinent le passage du flux B d'une couche de matériau à l'autre. Au voisinage de
l'extrémité interne 8, le flux B circulant dans la première couche 6
1 doit passer dans la seconde 6
2, créant une augmentation locale du flux qui ne peut pas toujours être absorbée par
les couches suivantes 6
i et entraîne la saturation rapide de la couche adjacente 6
2. Cette saturation, non symétrique par rapport aux conducteurs 12, déséquilibre le
champ magnétique B du tore 2, entraînant l'apparition d'un signal secondaire dans
le bobinage 10.
[0024] En particulier, pour un tore 2 comprenant un enroulement circulaire de périmètre
10 à 15 cm, par exemple 13 cm, d'un ruban 4 en alliage Fe-Ni d'épaisseur 100 à 200
µm, par exemple 150 microns, et de largeur 8 à 12 mm, par exemple 10 mm, les moyens
de détection 14 peuvent déduire, pour un courant primaire de l'ordre de 400 A monophasé
dans les conducteurs 12, un courant différentiel primaire de l'ordre de 12-15 mA,
c'est-à-dire 50 % du seuil de déclenchement classique.
[0025] L'invention se propose de diminuer localement l'irrégularité de flux causée par l'extrémité
du ruban 8 grâce à la présence de moyens d'homogénéisation au niveau de la partie
d'extrémité 18 correspondante du ruban 4. Les moyens d'homogénéisation sont tels que
la densité de matériau magnétique (composant le ruban 4) présent dans le volume délimité
par la partie d'extrémité 18 munie desdits moyens d'homogénéisation et la spire adjacente
6
2 (en considérant pour chacune les faces non accolées du ruban 4) par rapport au même
volume sans les moyens d'homogénéisation diminue de façon graduelle vers l'extrémité
8. De cette façon, le couplage magnétique entre la partie d'extrémité 18 et la spire
6
2 croît de façon graduelle depuis l'extrémité 8, et sa répartition est plus homogène.
[0026] Les moyens d'homogénéisation peuvent prendre différentes formes, qui peuvent être
combinées au sein du même tore 2 et/ou cumulées sur une même partie d'extrémité 18
; bien que les différents modes de réalisation soient présentés en relation avec l'extrémité
interne 8 du tore 2 où se concentre la majorité du flux magnétique, les moyens d'homogénéisation
peuvent concerner les deux extrémités du ruban. De même, les modes de réalisation
préférés concernent la répartition du passage du flux magnétique de la première à
la deuxième spire sur toute la circonférence intérieure du tore 2 ; il serait cependant
également envisageable, selon notamment la longueur du bobinage secondaire 10, de
disposer les moyens d'homogénéisation sur une partie seulement de la circonférence
du tore 2, par exemple sur au moins 45° ou 90° d'arc, voire sur un demi-tour, ou,
dans certains cas, de développer les moyens d'homogénéisation sur plus d'un tour,
par exemple deux spires 6
1, 6
2 de ruban 4. Il faut également comprendre que, bien que représenté circulaire, l'enroulement
du ruban 4 formant le tore 2 n'est pas limité à cette forme géométrique et que les
alternatives connues, comme une forme oblongue ou rectangulaire, pour les tores de
détection différentielle sont comprises dans ce terme.
[0027] Selon un premier mode de réalisation, les moyens d'homogénéisation augmentent le
volume entre la partie d'extrémité 18 et le ruban 4 de la spire adjacente 6
2 par l'écartement de la partie d'extrémité 18 : voir figure 2. Le volume délimité
par le ruban 4 des deux spires adjacentes 6
1, 6
2 au niveau de la partie d'extrémité 18 est alors supérieur au volume correspondant
sans séparation due aux moyens d'homogénéisation, pour la même quantité de matériau
magnétique, et la densité volumique relative en matériau magnétique décroît.
[0028] En particulier, si une cale amagnétique 20 est placée au niveau de l'extrémité 8
du ruban 4, la première spire 6
1 est séparée de la spire 6
2 adjacente, et ce sur une certaine longueur de partie d'extrémité 18, de préférence
égale à un tour ; comme la réluctance entre la première couche 6
1 et la seconde 6
2 dépend de leur écartement (et donc augmente), le flux B transitant de la première
spire 6
1 à la seconde 6
2 est progressivement limité. Par exemple, contrairement à l'illustration schématique
de la figure 2, la cale 20 non magnétique est en matière plastique, d'une hauteur
de l'ordre de l'épaisseur du ruban 4, ou de la moitié ; notamment, la cale 20 a une
hauteur de l'ordre de 0,1 mm à l'extrémité 8 d'un ruban 4 d'épaisseur 100 à 200 µm
pour un diamètre de tore 2 de l'ordre de 4 cm, par exemple pour un tore 2 tel que
présenté précédemment.
[0029] Afin d'éviter toute fluctuation et contrôler l'écartement entre les deux spires 6
1, 6
2, il peut être préférable de disposer plusieurs cales 22, 24, 26 de hauteur décroissante
le long de la circonférence, tel qu'illustré en figure 2. Avantageusement cependant,
un tel contrôle est réalisé par une cale allongée 20' (correspondant à l'ensemble
des surfaces hachurées, y compris celles représentées par les signes de référence
20, 22, 24, 26), de longueur par exemple égale à un tour de ruban 4 et avec un gradient
régulier d'épaisseur, plus aisée à fabriquer et mettre en place, lors de l'enroulement
du ruban 4 ou par insertion entre les spires 6
1, 6
2.
[0030] Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, la solidarisation entre spires
6
i du tore 2 est conservée, et la diminution des inhomogénéités de flux est réalisée
par une modification locale de la forme du ruban 4, grâce à la présence d'un élément
d'allègement. Ce mode de réalisation est avantageux car il peut être mis en place
en amont : de préférence, les actions sur la partie d'extrémité 18 du ruban 4 sont
effectuées avant la mise en forme du tore 2, le ruban 4 étant à plat, et avant les
éventuelles phases de recuit sous champ magnétique qui procurent aux matériaux magnétiques
leurs propriétés. Le ruban 4 une fois altéré est quant à lui enroulé de la façon habituelle
sous forme de tore 2.
[0031] Selon une première variante de ce deuxième mode de réalisation, non illustrée, les
moyens d'homogénéisation sont réalisés par un gradient de l'épaisseur du ruban 4 vers
l'extrémité 8 : la section habituellement uniforme du ruban 4 est modifiée sur la
partie d'extrémité 18 par découpe ou contrainte mécanique. On obtient ainsi une décroissance
de l'épaisseur qui permet une réduction des dissymétries de champ par sa répartition
tout au long de la partie d'extrémité 18. Par cette variante, la quantité de matériau
présente est inférieure pour la même surface de ruban et la densité volumique du matériau
dans l'espace délimité par deux épaisseurs de ruban 4 diminue relativement.
[0032] Pour certains matériaux magnétiques de faible épaisseur, cette variante peut s'avérer
difficile à réaliser, et une deuxième variante, éventuellement en combinaison de la
première, préconise d'effectuer l'allègement en matériau de la partie d'extrémité
18 dans le sens de la largeur du ruban 4 plutôt que de son épaisseur, en réduisant
progressivement sa largeur utile. Par exemple, tel qu'illustré sur les figures 3A
et 3B, le ruban 4 est biseauté vers l'extrémité 8 pour former une pointe 28 sensiblement
triangulaire : les moyens d'homogénéisation 30 sont alors identifiés par la partie
« vide » complémentaire de la pointe 28. La largeur du ruban dans la partie d'extrémité
18 diminue ainsi progressivement, ce qui autorise un transfert progressif du flux
magnétique B de la première spire 6
1 vers la seconde 6
2 ; la saturation locale de la seconde couche 6
2 est évitée, limitant considérablement les signaux secondaires parasites et donc les
faux courants différentiels primaires. Le défaut dans la répartition du champ magnétique
B dû au passage d'une spire 6
1 à l'autre 6
2 est de fait moyenné sur tout le tore 2, et non plus concentré en un seul point 8.
[0033] Il est préférable que l'élément d'allègement concerne un seul côté du ruban, tel
qu'illustré : pour un ruban 4 étroit et un tore 2 de diamètre conséquent dans lequel
on veut former une partie d'extrémité 18 de longueur correspondant à la première spire
6
1, le biseautage d'un seul côté du ruban 4 permet d'augmenter l'angle de découpe pour
plus de précision et de facilité. Cependant, selon les moyens de prélèvement disponibles
et la taille du ruban 4, il est possible de découper la partie d'extrémité sur ses
deux bords, par exemple en positionnant l'extrémité 8 au centre du ruban 4 ; ce mode
de réalisation peut également être préféré dans le cas d'une fabrication directe du
ruban 4 avec une extrémité 18 profilée.
[0034] Dans certains cas et pour certaines dimensions, l'extrémité profilée 28 du ruban
4 peut se vriller à la découpe. Pour fabriquer le tore 2, la partie vrillée peut être
recoupée ou collée à la seconde couche 6
2.
[0035] Par ailleurs, par exemple pour favoriser l'enroulement du ruban 4 et la fabrication
du tore, il peut s'avérer souhaitable dans une troisième variante de procéder à des
extractions de matériau à l'intérieur du ruban 4 dans sa largeur. En particulier,
tel qu'illustré en figure 4A, un évidement 40, par exemple de forme triangulaire,
peut être créé dans la partie d'extrémité 18 : la bande de matériau 42 restant au
bout de l'évidement 40 au niveau de l'extrémité 8 peut être utilisée pour maintenir
la première spire 6
1 lors de la mise en forme du tore 2, par exemple en l'accrochant à un axe pour bobiner
le ruban 4.
[0036] La formation de l'orifice 40 dans la partie d'extrémité 18 fait ici encore décroître
la quantité de matière de la première spire 6
1 par rapport à la spire adjacente 6
2, et le flux magnétique B est forcé de passer progressivement de la spire interne
6
1 vers la deuxième spire 6
2 au long de l'évidement 40.
[0037] Selon une alternative de cette variante, l'évidement 40 est formé par une pluralité
d'orifices 44
i, par exemple transversaux dans la largeur, qui y sont inscrits : voir figure 4B.
Bien que la diminution de densité relative soit ici moins régulière que dans les autres
modes de réalisation, cette option peut s'avérer particulièrement avantageuse en termes
de fabrication, en « poinçonnant » par exemple le ruban 4 sur la partie d'extrémité
18.
[0038] Le tore 2 selon l'invention, c'est-à-dire muni de l'un quelconque des modes de réalisation
ou d'une combinaison des différentes alternatives de réalisation des moyens d'homogénéisation
20, 30, 40 présentés, peut être utilisé dans tout système de détection différentielle
2, 10, 14 existant, en particulier pour un dispositif d'interruption tel qu'illustré
en figure 1C. La forme et la longueur d'homogénéisation du flux peuvent être optimisées
en fonction du matériau magnétique choisi, du courant nominal prévu, et de la forme
du tore considéré.
[0039] Grâce à la présence des moyens 20, 30, 40 selon l'invention, les faux courants détectés
ont été réduits considérablement, ceci sans même l'utilisation de blindage. Cet avantage
est particulièrement intéressant dans le cas de dispositifs d'interruption intégrés,
où l'encombrement est un critère fondamental : grâce à la solution proposée, il est
possible de s'affranchir du blindage habituellement utilisé pour diminuer les signaux
secondaires parasites, et donc de gagner en volume.
1. Tore de détection (2) comprenant un ruban (4) de matériau magnétique de section sensiblement
constante enroulé de façon à former une succession de spires (6i) accolées, le ruban (4) comprenant deux parties d'extrémité s'étendant sur une longueur
prédéterminée à partir de chaque extrémité (8) du ruban (4), caractérisé en ce qu'au moins la partie d'extrémité (18) interne au tore (2) est munie de moyens d'homogénéisation
de flux (20, 30, 40) tels que le couplage magnétique entre ladite partie d'extrémité
(18) et la spire adjacente (62) diminue graduellement vers l'extrémité (8) correspondante du ruban (4).
2. Tore de détection selon la revendication 1 dans lequel les moyens d'homogénéisation
comprennent un élément d'allègement (30, 40) de la partie d'extrémité (18), de sorte
que la quantité de matériau magnétique de ruban (4) varie sur la longueur de la partie
d'extrémité (18).
3. Tore de détection selon la revendication 2 dans lequel l'élément d'allègement (30)
est localisé au niveau d'un bord au moins du ruban (4), de sorte que la partie d'extrémité
(18) est de forme sensiblement triangulaire.
4. Tore de détection selon l'une des revendications 2 ou 3 dans lequel un élément d'allègement
(40) est localisé à l'intérieur de la partie d'extrémité (18) de sorte que le ruban
(4) est ajouré sur la partie d'extrémité (18) par un évidement.
5. Tore de détection selon la revendication 4 dans lequel l'évidement (40) est formé
d'une pluralité d'orifices transversaux (44i) de longueur décroissante depuis l'extrémité (8).
6. Tore de détection selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel les moyens d'homogénéisation
comprennent une cale amagnétique (20) positionnée entre l'extrémité (8) du ruban (4)
et la spire adjacente (62), de sorte que la partie d'extrémité (18) est écartée de ladite spire adjacente (62).
7. Tore de détection selon la revendication 6 dans lequel la cale (20') s'étend avec
une épaisseur croissante sur la longueur de la partie d'extrémité (18).
8. Tore de détection selon l'une des revendications. 1 à 7 dans lequel la longueur de
la partie d'extrémité (18) est égale à la circonférence du tore (2) de sorte que seule
la première spire (61) est munie de moyens d'homogénéisation (20, 30, 40).
9. Dispositif de détection des courants différentiels comprenant un tore de détection
(2) selon l'une des revendications 1 à 8, un bobinage secondaire (10) autour d'une
partie au moins du tore (2), des moyens de traitement (14) associés au bobinage secondaire
(10) pour traiter le signal fourni par le bobinage secondaire (10) et représentatif
d'un courant primaire différentiel.
10. Dispositif de détection selon la revendication 9 dans lequel le bobinage secondaire
(10) s'étend sur la circonférence du tore (2).
11. Appareil de coupure différentielle comprenant d'une ligne de conducteurs primaires
(12), un dispositif de détection selon l'une des revendications 9 ou 10 disposé autour
des conducteurs primaires (12), un relai de déclenchement (16) associé aux moyens
de traitement (14) et commandant un système de coupure des conducteurs primaires (12).
1. A detection toroid (2) comprising a strip (4) of magnetic material of substantially
constant cross-section wound in such a way as to form a succession of adjoined turns
(6;), the strip (4) comprising two end parts (18) extending over a predetermined length
starting from each end (8) of the strip (4), characterized in that at least the end part (18) internal to the toroid (2) is provided with flux homogenization
means (20, 30, 40) such that the magnetic coupling between said end part (18) and
the adjacent turn (62) decreases gradually towards the corresponding end (8) of the strip (4).
2. The detection toroid according to claim 1 wherein the homogenization means comprise
a lightening element (30, 40) of the end part (18) such that the quantity of magnetic
material of the strip (4) varies over the length of the end part (18).
3. The detection toroid according to claim 2 wherein the lightening element (30) is located
at the level of at least one edge of the strip (4) so that the end part (18) is of
substantially triangular shape.
4. The detection toroid according to one of claims 2 or 3 wherein a lightening element
(40) is located inside the end part (18) so that the strip (4) is opened out on the
end part (18) by a recess.
5. The detection toroid according to claim 4 wherein the recess (40) is formed by a plurality
of transverse holes (44i) of decreasing length starting from the end (8).
6. The detection toroid according to one of claims 1 to 5 wherein the homogenization
means comprise a non-magnetic wedge (20) positioned between the end (8) of the strip
(4) and the adjacent turn (62) in such a way that the end part (18) is separated from said adjacent turn (62).
7. The detection toroid according to claim 6 wherein the wedge (20') extends with an
increasing thickness over the length of the end part (18).
8. The detection toroid according to one of claims 1 to 7 wherein the length of the end
part (18) is equal to the circumference of the toroid (2) so that only the first turn
(61) is provided with homogenization means (20, 30, 40).
9. A differential current detection device comprising a detection toroid (2) according
to one of claims 1 to 8, a secondary winding (10) around at least a part of the toroid
(2), and processing means (14) associated with the secondary winding (10) to process
the signal supplied by the secondary winding (10) and representative of a differential
primary current.
10. The detection device according to claim 9 wherein the secondary winding (10) extends
over the circumference of the toroid (2).
11. A differential switchgear apparatus comprising a line of primary conductors (12),
a detection device according to one of claims 9 or 10 arranged around the primary
conductors (12), and a trip relay (16) associated with the processing means (14) and
controlling a breaking system of the primary conductors (12).
1. Messringkern (2), der ein Band (4) aus magnetischem Material mit annähernd konstantem
Querschnitt umfasst, welches Band (4) spiralförmig zu aneinander liegenden Windungen
(6i) aufgewickelt ist und an jedem Ende (8) des Bands (4) einen Endabschnitt mit einer
bestimmten Länge aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der auf der Innenseite des Ringkerns (2) angeordnete Endabschnitt (18)
Mittel (20, 30, 40) zur Homogenisierung des Flusses umfasst, derart dass die magnetische
Kopplung zwischen dem genannten Endabschnitt (18) und der angrenzenden Windung (62) zum entsprechenden Ende (8) des Bandes (4) hin allmählich abnimmt.
2. Messringkern nach Anspruch 1, wobei die Homogenisierungsmittel ein im Endabschnitt
(18) ausgebildetes Reduktionselement (30, 40) umfassen, derart dass sich die Menge
des magnetischen Materials des Bandes (4) über die Länge des Endabschnitts (18) verändert.
3. Messringkern nach Anspruch 2, bei dem das Reduktionselement (30) im Bereich mindestens
eines Randes des Bandes (4) ausgebildet ist, derart dass der Endabschnitt (18) eine
annähernd dreieckige Form aufweist.
4. Messringkern nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei dem ein Reduktionselement (40)
im Innenbereich des Endabschnitts (18) ausgebildet ist, derart dass das Band (4) in
diesem Endabschnitt (18) eine Ausnehmung aufweist.
5. Messringkern nach Anspruch 4, bei dem die Ausnehmung (40) aus mehreren in Querrichtung
verlaufenden Öffnungen (44i) mit vom Ende (8) aus gesehen abnehmender Länge besteht.
6. Messringkern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Homogenisierungsmittel
einen unmagnetischen Keil (20) umfassen, der zwischen dem Ende (8) des Bandes (4)
und der angrenzenden Windung (62) angeordnet ist, derart dass der Endabschnitt (18) von der genannten angrenzenden
Windung (62) getrennt ist.
7. Messringkern nach Anspruch 6, bei dem sich der Keil (20') mit zunehmender Dicke über
die Länge des Endabschnitts (18) erstreckt.
8. Messringkern nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Länge des Endabschnitts
(18) dem Umfang des Ringkerns (2) entspricht, derart dass nur die erste Windung (61) Homogenisierungsmittel (20, 30, 40) umfasst.
9. Differenzstrom-Messanordnung mit einem Messringkern (2) nach irgendeinem der Ansprüche
1 bis 8, einer um mindestens einen Teil des Ringkerns (2) geführten Sekundärwicklung
(10) sowie der Sekundärwicklung (10) zugeordneten Verarbeitungsmitteln (14) zur Verarbeitung
des von der Sekundärwicklung (10) gelieferten und einen primärseitigen Differenzstrom
abbildenden Signals.
10. Messanordnung nach Anspruch 9, bei der die Sekundärwicklung (10) über den gesamten
Umfang des Ringkerns (2) verteilt ist.
11. Differenzstrom-Schutzeinrichtung mit Primärleitern (12), einer um die Primärleiter
(12) geführten Messanordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10 und einem den Verarbeitungsmitteln
(14) zugeordneten sowie ein System zur Abschaltung der Primärleiter (12) steuernden
Auslöserelais (16).