<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
AUX SYSTEMES :DE fiRANSFORI4fiI0N DES COURANTS ELBSTRIQUESt"
La présente invention concerne les transformateurs de courant,.et elle porte essentiellement sur un dispositif ayant une caractéristique telle que l'intensité du courant secondaire est à peu près constante quand celle du courant primaire varie entre de grandes limites.
Suivant l'invention, on utilise deux noyaux magnétiques ayant des portions du primaire et du secondaire, disposées sur chacun d'eux, de manière que les tensions induites dans les secondaires, soient en opposition; les spires de ces portions, et les réluctances des noyaux, sont proportionnées ou . choisies de façon à obtenir la caractéristique désirée.
<Desc/Clms Page number 2>
L'invention porte aussi sur la combinaison d'un dispositif de trans- formation, avec un appareil protecteur pour circuits à courant alternatif.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre la nature et les avantages de l'inven- tion. la Fig.lreprésente des dourbes d'aimantation. las Fig.2 et 3 donnent des courbes de courant secondaire en fonction du courant primaire.
Les Fig.4 et 5 sont des schémas de connexions de systèmes à feeder unique, conforme à l'invention. la Fig.6 enfin, est un schéma relatif au cas de plusieurs feeders montés en parallèle,
Suivant un mode de réalisation de l'invention, les enroulements pri- maires et secondaires de deux transformateurs sont respectivement montés en série ,(c'est-à-dire le primaire avec le primaire, et le secondaire avec le secondaire), et agencés comme il a été dit; les enroulements primaires et secondaires comprennent des spires approximativement égales, respectivement, mais un des noyaux possède une réluctance légèrement plus grande que l'autre.
De préférence, on emploie des noyaux annulaires ; s'ils sont analogues, une fente peut être ménagée dans l'un d'eux, pour augmenter la réluctance de son circuit magnétique.
Avec un tel système, la courbe d'aimantation du noyau de fer de moindre réluctance, peut être analogue à la courbe schématique A de la Fig.l; c'est-à-dire une courbe qui monte rapidement depuis l'origine, change de di- rection quand le noyau est saturé, et ensuite se confond à peu près avec une ligne droite de faible inclinaison.
Les abscisses de cette courbe représentent la force magnétomotrice, ou, pour un nombre déterminé de spires, le courant d'excitation; les ordon- nées représentent la densité de flux, ou, pour une aire transversale donnée, de noyau, le flux lui-même. Si l'autre noyau, c'est-à-dire le noyau de plus grande réluctance, poâsède des dimensions et une réluctivité (ou résitance magnétique spécifique) analogues à celles du premier noyau, sauf en ce qui concerne la fente, sa courbe d'aimantation pourrait être analogue à la courbe B de la Fig.1.-
<Desc/Clms Page number 3>
Les tensions induites dans les enroulements secondaires, étant res- pectivement proportionnelles aux flux dans les noyaux, et ces tensions étant opposées l'une à l'autre, la tension* résultante est proportionnelle à la différence entre les ordonnées des courbes A et B,
représentée par les lignes marquées C. Pour toutes les valeurs du courant d'excitation, supérieures à celle représentée par l'aboisse CD, les lignes C ont une longueur à peu près constante. la courbe de la Fig.2 montre la variation du courant secondaire, ou de la tension induite résultante, en fonction du courant d'excitation*
En outre, si l'on désire que la marge des courants primaires, four- nissant un courant secondaire constant, soit plus grande, on peut, en propor- tionnant convenablement les nombres de spires des enroulements primaires et secondaires, modifier les courbes A et B, ou l'une d'elles, de façon que, pour des valeurs de courant d'excitation inférieures à celle représentée par l'ab- scisse OD, la différence des ordonnées, représentée par les lignes C,
soit rendue à peu près constante jusqu'en des points relativement voisins de l'ori- gines, de façon que la bosse E (Fig.2) soit plus ou moins supprimée, Des es- sais pratiques on permis d'obtenir la courbe représentée Fig.3. la présente invention peut être appliquée, par exemple, aux disposi- tifsprotecteurs pour circuits à courant alternatif, du type dans lequel le fonctionnement d'un relais de protection dépend de la relation de phase entre deux courants (par exemple des phases du courant et de la tension du circuit protégé), mais est indépendante des intensités de ces courants,
Le dispositif objet de l'invention peut être agencé de façon que son enroulement primaire soit excité sous l'effet du courant passant dans le circuit protégé, tandis que son secondaire est agencé pour actionner un re- lais de protection,
conjointement avec un enroulement excité sous l'effet de la tension du circuit protégé, sous l'influence d'une différence vectorielle prédéterminée entre les courants passant dans les enroulements,
D'une manière analogue, un second dispositif conforme à l'invention, peut être agencé de façon que son enroulement secondaire soit relié directe- ment à l'enroulement excité en fonction de la tension;
l'enroulement primai- re étant ainsi excité sous l'effet de la tension du circuit protégé,
Des dispositifs protecteurs pour circuits à courant alternatif, employant des systèmes de transformation du type envisagé ci-dessus, sont
<Desc/Clms Page number 4>
représentés aux Figé. 4 à 6. les Fig.4 et 5 sont des schémas de connexions concernant le cas d'un feeder unique, tandis que la Fig.6 concerne un système comportant au moins deux feeders montés en parallèle. la barre omnibus 11 est reliée au feeder 12 par un disjoncteur ou coupe-circuit 13. Le système de protection comprend un relais protecteur 14 qui, lorsqu'il est actionné, excite la bobine de déclenchement 15 par la barre omnibus, ou une autre source convenable, et le disjoncteur 13 ouvre le circuit du feeder.
Le dispositif de transformation conforme à l'invention, désigné par 16, comprend deux noyaux annulaires semblables 171 et 172 dont des por- tions 181 et 182 de leurs primaires sont montées en série avec le secondaire d'un transformateur d'intensité 19, dont le primaire est excité par le courant du feeder 12. Une fente 21 est ménagée dans un des noyaux pour diminuer sa réluctance.
Les secondaires comprennent des portions 221 et 222 qui sont bbobi- nées en opposition l'une par rapport à l'autre. Les secondaires 22 sont montés en série avec la bobine 23 du relais 14, la résistance 24, et le secondaire 25 d'un transformateur de potentiel 26, dont le primaire est excité par la tension de la barre omnibus 11. Les enroulements 22 et 25 sont agencés pour fournir des tensions opposées à la bobine 23.
Le fonctionnement de ce système est le suivant Dans des conditions normales, la tension qui est induite dans le secondaire 22, et appliquée à la bobine 23, est opposée et approximativement égale à celle qui est induite dans le secondaire 25 du transformateur de potentiol 26, et appliquée à la même bo- bine. La résistance ohmique 24 est relativement importante, et agit à la fois pour abaisser le courant pris par le transformateur de potentiel, à une valeur convenable, et pour assurer que ce courant soit approximativement en phase avec la tension. Dans des circonstances normales, quand le facteur de puissance du feeder est égal à l'unité, ou est relativement élevé, il n'y a aucune tension résultante appliquée à la bobine 23.
Toutefois, s'il se produit, sur le feeder ,un incident ou un dé- faut entraînant le renversement du courant, la tension appliquée à la bobine 23 par le dispositif de transformation 16, est renversée, et la tension de la bo- bine 23, est la somme arithmétique des deux tensions qui lui sont appliquées.
<Desc/Clms Page number 5>
Dans ces conditions, le relais 14 fonctionne, et déconnecte ainsi le feeder 12.
S'il se produit un défaut allant au-delà du dispositif (straight- through fault), sur le feeder, quand il est très surchargé, le courant secon- daire du système transformateur 16 n'est pas beaucoup plus grand qu'il n'était dans les conditions normales, et en conséquence, le relais 14 ne fonctionne pas à moins que la différence vectorielle entre la tension et l'intensité du feeder n'atteigne une valeur déterminée à l'avance. Si on le désire, le relais 14 peut être agencé pour fonctionner en cas de tension faible ou nulle, Cela correspond effectivement à une différence Sectorielle entre l'intensité et la tension du feeder la, qui est la moitié de la différence vectorielle maximum.
Le système de la Fig.5 diffère du précédent, principalement en ce que le dispositif de transformation 161 est plaoé dans un circuit recevant un d endan courant de la tension. Ce dispositif de transformation 161 assure que la ten- sion résultante, appliquée au relais 14, dépend de la différence vectorielle entre l'intensité et la tension du feeder 12, indépendamment du changement de valeur de cette tension.
Toutefois, sur la Fig.5, au lieu que la bobine 23 soit excitée directement par les enroulements secondaires 22 et 25, elle est montée en sé- rie avec les secondaires 27 de transformateurs d'intensité 28, 29 qui sont ali- mentés, respectivement, par le courant dans le circuit protégé, et sa tension, L'enroulement primaire 181 du dispositif 161 est relié à deux des autres phases de la barre omnibus, ôt il reçoit ainsi un courant qui est en quadrature avec la tension du feeder 12.
Pour obtenir une relation vectorielle correcte entre les courants passant dans les transformateurs 28 et 29, une grande inductance 31 est montée en série'avec les secondaires 221 du dispositif 161, qui agit pour amener la phase du courant, approximativement en arrière de celle de la tension du fee- der 12. Une résistance ohmique 32, qui est montée en parallèle avec le primaire du transformateur 29, est agencée pour compenser le déphasage qui pourrait se produire par suite des pertes dans le cuivre et le fer du transformateur, la Fig.6 montre un système pour la protection de trois feeders monophasés 12a, 12b, et 12C, montés en parallèle. Quand'tous les trois feeders fonctionnent, une protection efficace est obtenue par un appareil protecteur unique.
Toutefois, quand deux feedeis seulement sont en fonctionnement, une pro-
<Desc/Clms Page number 6>
tection équilibrée (balancée), power) doit être employée.
Sur le dessin, le feeder 12a est supposé hors service, et l'inter- rupteur 33a est dans une position où il court-circuite les appareils de protec- tion de ce feeder. Les transformateurs d'intensité 19 sont montés en série pour constituer un circuit de courant de circulation. Si les feeders sont prévus normalement pour recevoir des courants égaux, les transformateurs 19 sont tous semblables. Si les feeders sont agencés pour recevoir une charge inégalement distribuée, les transformateurs d'intensité sont construits de façon que, dans des circonstances normales, leurs enroulements secondaires reçoivent des cou- rants égaux.
Les enroulements primaires du dispositif 16 sont reliés en des points équipotentiels 30 du circuit à courant de circulation. Les enroulements primaires des transformateurs 29 sont alimentés par les transformateurs de po- tentiel 26, et ces circuits comprennent une résistance inductive ou self 31 , et une résistance ohmique 32, pour les raisons précédemment indiquées.
Le fonctionnement de cesystème est le suivant : Dans des condi- tions normales, avec le feeder 12a hors service, le courant circule dans les secondaires des transformateurs d'intensité 19b et 19 , mais sans passer dans les enroulements primaires d'aucun des dispositifs de transformation 16. Les relais 14 ne sont ainsi excités que par le transformateur de potentiel 26 et les transformateurs 29, et ces relais sont construits de façon à ne pas fonc- tionner dans ces circonstances.
Lorsqu'il se produit un défaut ou un incident sur l'un des feeders 12 ou 12c, par exemple le feeder 12a, si la barre omnibus n'est pas reliée à une charge quelconque, autrementa que par lesdits feeders, le défaut est ali- menté directement par le feeder atteint 12c, et par le feeder sain 12b.Dans ces circonstances, il pourrait arriver que les courants transmis par ces deux feeders, soient égaux entre eux, mais que le courant transmis par le feeder atteint soit opposé vectoriellement à celui transmis par le feeder sain.
Dans ce cas, le courant différentiel passe dans les enroulements primaires du dispositif de transformation 16, et est proportionnel à la somme arithmétique des courants transmis par les feeders. Cela actionne le relais protecteur 14 , mais non le relais 14b, car la différence vectorielle entre les courants des enroulements secondaires 27b des transformateurs 28b et 29b,
<Desc/Clms Page number 7>
n&est pas sensiblement modifiée,
Si, lorsque le défaut se produit sur le feeder 12c, la barre omnibus était très chargée, indépendamment des feeders12b et 12c,il pourrait arriver que les courants transmis par les deux feeders, seraient tous deux dans le même sens, celui du feeder sain, étant notablement plus grand, et celui du fee- der défectueux, étant la somme d'une composante négative et d'une composante positive ;
par conséquent, le courant du feeder défectueux- serait à peu près nul -si les composantes négative et positive étaient à peu près égales en valeur absolue.
Dans chaque cas, un courant proportionnel au courant différentiel, excite les enroulements primaires du dispositif 16, et, combiné avec la tension fournie par le transformateur de potentiel 26, il actionne le relais protecteur
14c, à l'exclusion du relais 14.
Les interrupteurs peuvent être avantageusement actionnés par leurs disjoncteurs associé-s, étant agencés pour faire pont sur le jeu supérieur de contacts, quand le disjoncteur est ouvert, et sur le jeu inférieur, quand il est fermé*
II est bien entendu que les dispositions et les applications qui ont été indiquées ci-dessus ,à titre d'exemple, ne sont nullement limitatives, et qu'on peut s'en écarter sans pour cela sortir du cadre de 1'invention.