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"Système de transmission à distance et de totalisation des différentes valeurs de la puissance électrique ou d'autres grandeurs."
Dans un brevet frangais antérieur N 585.292 du 18 Juillet 1924 différents dispositifs ont été décrits pour la transmission des valeurs d'une grandeur quelconque basée sur l'emploi d'organes mobiles se déplagant avec une vitesse proportionnelle à la grandeur à mesurer et engendrant ou éta- blissant une différence de potentiel également proportionnel- le à cette vitesse.
Le système décrit dans le brevet actuel
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diffère des précédents en ce que l'on produit seulement un couple proportionnel à. la grandeur à mesurer et que ce couple est équilibré à chaque instant par un couple inverse fourni par le courant d'une source auxiliaire et dont la valeur se règle automatiquement; il en résulte une simplification im- portante et des avantages particuliers.
Les figures 1 et 2 représentent l'appareil trans- metteur à utiliser dans le cas de la transmission des indi- cations de puissance électrique en élévation et en plan.
La figure 3 indique le schéma des connexions qui relient les différents organes pour la transmission d'une puis sance unique à un récepteur unique.
Les firures 4, 5 et 6 sont des schémas de montage correspondant à différents cas particuliers.
La figure ? représente un appareil récepteur to- talisateur.
En principe le système repose sur l'emploi d'appa- reils tournants dont le couple est proportionnel à la gran- deur à mesurer et dont l'indication doit être transmise à distance. La rotation de l'équipage mobile entraîne un bras de contact sur un rhéostat circulaire monté en potentiomètre et la différence de potentiel variable prise sur ce rhéostat alimente un second appareil; qui retranche son couple prin- cipal et du couple antagoniste est obtenue la différence de potentiel prise sur le rhéostat est une fonction déterminée du couple principal; elle sert de mesure à la grandeur qui produit le couple principal et c'est elle qu'on transmet à un appareil indicateur placé au poste de réception.
Les figures 1, 2 et 3 se rapportent à un dispositif applicable au cas où la quantité mesurée est une puissance alternative triphasée et où la source auxiliaire est du cou- rant alternatif monophasé.
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Deux électrodes d'induction 1, 2 et 3, 4 portant respectivement deux enroulements 5, 6 et 7.8 produisent sur un disque métallique 9.un couple proportionnel à la puissan- ce que l'on veut mesurer; le disque 9 est lui-même monté so- lidairement d'un axe 10 portant une vis tangente 11 qui en- grène avec une roue dentée 12 dont la rotation entraîne celle d'un bras mobile 13 venant prendre un contact 14 sur un rhéostat circulaire 15. Les entrée et sortie 16 et 17 de ce rhéostat 15 sont reliées aux pales d'une source auxiliai- re à tension à peu près constante.
Un électro d'induction 18, portant deux enroule- ments 19 et 20 alimentés en parallèle sur la différence de potentiel du rhéostat produit un couple qui se retranche de celui appliqué au disque 9 par les électros wattmétriques.
Quand les couples se compensent et que le disque s'arrête, la différence de potentiel prise entre 14 et 16 est une me- sure de la puissance.
Si les couples des électros wattmétriques sont' proportionnels à la puissance et si le couple de l'électro voltmétrique est proportionnel au carré de la tension mise à ses bornes, cette tension est proportionnelle à la racine carrée de la puissance à mesurer. Si donc, au poste récepteur, on mesure à l'aide d'un voltmètre 21 la différence de poten- tiel existant aux bornes de l'électro voltmétrique on peut suivre les diverses valeurs de la puissance en fonction du temps: le voltmètre pourra avantageusement être gradué direc- tement en watts; il peut être naturellement indicateur ou enregistreur.
Le fait que les tensions obtenues sont proportion- nelles aux racines de puissances mesurées rend impossible la totalisation de ces tensions pour obtenir la puissance tota-
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le. Lorsque cette totalisation des puissances est nécessaire, le montage de la figure 3 doit être un peu modifié; celui à employer est représenté sur la figure 4.
Dans le montage les deux enroulements 19 et 20 de l'électro antagoniste au lieu d'être montés en parallèle, sont branchés séparément, le premier 19, par exemple, est monté sur le tension totale U et l'enroulement 20 sur la partie de cette tension comprise entre l'extrémité 17 du rhéostat et le point mobile 14. Dans ces conditions le cou- ple de l'électro antagoniste est proportionnel à la tension placée aux bornes de l'enroulement 20, qui est alors elle- même proportionnelle à la puissance à mesurer.
Si plusieurs appareils transmetteurs sont à placer dans la même usine ou dans des usines voisines disposant d'une source auriliaire unique de même phase aux différents points où elle sera utilisée, on peut effectuer la totalisation des puissances à chaque instant en totalisant les différences de potentiel des divers rhéostats et en transmettant leur somme à la station réceptrice.
La figure 5 donne le schéma de l'un des dispositifs qui peuvent être employés dans ce cas. Soit une série de transmetteurs représentés par leurs rhéostats 22 ; cesrhéostats sont montés en parallèle sur une source auxiliaire. Entre l'u- ne des extrémétés de chaque rhéostat et la manette de contact manoeuvrée par l'appareil transmetteur sont branchés en paral- lèle le primaire d'un transformateur 23 et l'enroulement 20 de l'électro antagoniste du transmetteur; l'autre enroulement 19 est mis en dérivation sur la totalité du rhéostat, c'est-à- dire sur la tension auxiliaire totale.
Les secondaires des transformateurs 23 sont montés en série et la différence de potentiel totale est mesurée au
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poste récepteur sur un voltmètre 24 qui peut être indica- teur ou enregistreur. On pourrait obtenir un résultat ana- logue en plagant les primaires des transformateurs 23 en parallèle sur la source auxiliaire; chaque secondaire ali- mentant l'un des rhéostats. Dans ce cas, on pourra adopter le montage de la Fig. 6.
D'une façon générale, cette disposition est appli- cable chaque fois qu'une même source auxiliaire servira à l'alimentation de plusieurs transmetteurs, la sommation des tensions partielles des transmetteurs exige que ces tensions soient de même phase et que la tension auxiliaire soit constante.
Si la tension auxiliaire est susceptible de varier dans des limites trop grandes pour assurer la précision dé- sirée des mesures, il sera nécessaire de placer dans le cir- cuit un dispositif régulateur quelconque, tel que lampes à fil de fer dans l'hydrogène.
Lorsque la puissance dont on doit transmettre la valeur à distance est en courant continu, le wattmètre à courant alternatif de l'appareil précédemment décrit devra être remplacé par un wattmètre à courant continu donnant un couple proportionnel à la puissance à mesurer. Le restant de l'appareil transmette sera identique à ce qu'il était si la source auxiliaire est à courant alternatif.
Dans ce cas lappareil comprendra donc un compteur wattmétrique à courant continu tendant à faire tourner un axe sur lequel est également monté un disque métallique sol- licité à tourner en sens inverse par un électro d'induction voltmétrique. La tens-ion qui alimente soit les deux enroule- ments de 1 électro soit un seul d'entre eux est prise entre le contact mobile et une des bornes d'un rhéostat qui est
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réglé par la rotation de l'axe, comme précédemment.
Si la source auxiliaire est également continue, on produira le couple antagoniste par un moteur convenable à courant continu, mais, dans ce cas, la totalisation des tensions sur plusieurs appareils ne pourra se faire que si chacun d'eux a une source auxiliaire indépendante.
Il est enfin nécessaire de pouvoir totaliser des puissances alternatives quand on ne dispose pas dtune sour- ce auxiliaire unique pour tous les appareils, comme, par exemple, lorsque les puissances à totaliser sont mesurées dans des stations très éloignées les unes des autres.
Les appareils transmetteurs seront alors consti- tués comme celui décrit plus haut pour le cas d'une puis- sance unique et les différences de potentiel prises sur chaque appareil seront reliées individuellement au poste récepteur.
L'appareil récepteur est alors constitué par autant d'éléments voltmétriques qu'il y a de différence de potentiel à totaliser.
Si on adopte, dans ce cas, l'appareil transmet- teur décrit plus haut, du type dans lequel la différen- ce de potentiel aux bornes du éostat est proportionnelle à la racine carrée de la puissance à mesurer, le récepteur pourra être formé d'une série d'électros d'induction volt- métrique alimentés respectivement par chacune des différen- ces de potentiel à sommer et agissant soit, sur un même disque, soit sur plusieurs disques reliés mécaniquement en- semble de telle manière que le couple total sur leur axe commun soit la somme des couples de tous les électros.
Chacun de ces couples étant proportionnel à la puissance du transmetteur correspondant, le couple total représentera la puissance totale.
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La figure 7 montre comment on peut réaliser un tel récepteur. Sur un axe vertical 25 sont montés deux disques métalliques 26 et 27, un ressort spiral 28 et une aiguille 29 -qui se déplace devant un cadran de profil circulaire 30. Sur les disques agissent les couples des életros 31, 31....dont le nombre peut être grand, suivant la dimension des disques et le nombre des électros qui peuvent être montés sur chacun et suivant le nombre de disaues. Dans le cas choisi, trois électros sont montés sur chacun des deux disques; ce récep- teur peut donc recevoir et totaliser les indications de puis- sance de six transmetteurs simples ou de six totalisations partielles.
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"System of remote transmission and totalization of the various values of electric power or other quantities."
In an earlier French patent N 585,292 of July 18, 1924, various devices have been described for the transmission of values of any magnitude based on the use of mobile organs moving with a speed proportional to the magnitude to be measured and generating or sta - creating a potential difference also proportional to this speed.
The system described in the current patent
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differs from the previous ones in that one produces only a torque proportional to. the magnitude to be measured and that this torque is balanced at all times by an inverse torque supplied by the current of an auxiliary source and whose value is adjusted automatically; this results in a major simplification and special advantages.
Figures 1 and 2 show the transmitting apparatus to be used in the case of the transmission of electrical power indications in elevation and in plan.
FIG. 3 shows the diagram of the connections which connect the various organs for the transmission of a single power to a single receiver.
The firures 4, 5 and 6 are assembly diagrams corresponding to various particular cases.
The figure ? represents a totalizing receiving apparatus.
In principle, the system is based on the use of rotating devices whose torque is proportional to the quantity to be measured and whose indication must be transmitted remotely. The rotation of the mobile assembly drives a contact arm on a circular rheostat mounted as a potentiometer and the variable potential difference taken from this rheostat supplies a second device; which subtracts its main torque and from the antagonistic torque is obtained the potential difference taken on the rheostat is a determined function of the main torque; it serves as a measure for the quantity which produces the main torque and it is this that is transmitted to an indicating device placed at the reception station.
Figures 1, 2 and 3 relate to a device applicable to the case where the quantity measured is three-phase AC power and the auxiliary source is single-phase AC current.
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Two induction electrodes 1, 2 and 3, 4 respectively carrying two windings 5, 6 and 7.8 produce on a metal disc 9 a torque proportional to the power to be measured; the disc 9 is itself mounted so solidly with an axis 10 carrying a tangent screw 11 which engages with a toothed wheel 12 whose rotation drives that of a movable arm 13 coming into contact 14 on a circular rheostat 15. The input and output 16 and 17 of this rheostat 15 are connected to the blades of an auxiliary source at approximately constant voltage.
An induction electro 18, carrying two windings 19 and 20 supplied in parallel on the potential difference of the rheostat produces a torque which is subtracted from that applied to the disc 9 by the wattmeter electros.
When the torques compensate each other and the disc stops, the potential difference taken between 14 and 16 is a measure of the power.
If the torques of the electrical wattmeters are 'proportional to the power and if the torque of the electro voltmeters is proportional to the square of the voltage placed at its terminals, this voltage is proportional to the square root of the power to be measured. If therefore, at the receiving station, using a voltmeter 21, the difference in potential existing at the terminals of the electro-voltmeter is measured, the various values of the power as a function of time can be followed: the voltmeter can advantageously be graduated directly in watts; it can naturally be an indicator or a recorder.
The fact that the voltages obtained are proportional to the roots of measured powers makes it impossible to totalize these voltages to obtain the total power.
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the. When this totalization of powers is necessary, the assembly of FIG. 3 must be slightly modified; the one to be used is shown in figure 4.
In the assembly the two windings 19 and 20 of the electro antagonist instead of being connected in parallel, are connected separately, the first 19, for example, is mounted on the total voltage U and the winding 20 on the part of this voltage between the end 17 of the rheostat and the mobile point 14. Under these conditions the torque of the electro antagonist is proportional to the voltage placed at the terminals of the winding 20, which is then itself proportional to the power to be measured.
If several transmitting devices are to be placed in the same factory or in neighboring factories having a single auriliary source of the same phase at the different points where it will be used, the powers can be totalized at any time by totaling the potential differences. of the various rheostats and transmitting their sum to the receiving station.
Figure 5 gives the diagram of one of the devices which can be employed in this case. Let be a series of transmitters represented by their rheostats 22; these rheostats are connected in parallel on an auxiliary source. Between one of the ends of each rheostat and the contact lever operated by the transmitting device are connected in parallel the primary of a transformer 23 and the winding 20 of the antagonist of the transmitter; the other winding 19 is bypassed on the whole of the rheostat, that is to say on the total auxiliary voltage.
The secondaries of the transformers 23 are connected in series and the total potential difference is measured at
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receiving station on a voltmeter 24 which can be an indicator or a recorder. A similar result could be obtained by plating the primaries of transformers 23 in parallel with the auxiliary source; each secondary supplying one of the rheostats. In this case, the assembly of FIG. 6.
In general, this arrangement is applicable whenever the same auxiliary source is used to supply several transmitters, the summation of the partial voltages of the transmitters requires that these voltages be of the same phase and that the auxiliary voltage be constant.
If the auxiliary voltage is liable to vary within limits too large to ensure the desired accuracy of the measurements, it will be necessary to place in the circuit some regulating device, such as wire lamps in hydrogen.
When the power, the value of which must be transmitted remotely, is direct current, the alternating current wattmeter of the device described above must be replaced by a direct current wattmeter giving a torque proportional to the power to be measured. The rest of the device transmits will be the same as it was if the auxiliary source is AC.
In this case, the apparatus will therefore include a direct current wattmeter tending to rotate an axis on which is also mounted a metal disc urged to rotate in the opposite direction by a voltmeter induction electro. The voltage which supplies either the two windings of 1 electro or only one of them is taken between the mobile contact and one of the terminals of a rheostat which is
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adjusted by the rotation of the axis, as before.
If the auxiliary source is also continuous, the counter torque will be produced by a suitable direct current motor, but, in this case, the totalization of the voltages on several devices can only be done if each of them has an independent auxiliary source.
Finally, it is necessary to be able to totalize alternating powers when a single auxiliary source is not available for all the devices, such as, for example, when the powers to be totaled are measured in stations very distant from each other.
The transmitting devices will then be made up like that described above for the case of a single power and the potential differences taken on each device will be linked individually to the receiving station.
The receiving device is then made up of as many voltmetric elements as there is a potential difference to be totaled.
If we adopt, in this case, the transmitting apparatus described above, of the type in which the potential difference across the eostat is proportional to the square root of the power to be measured, the receiver can be formed by 'a series of voltmetric induction electros supplied respectively by each of the potential differences to be summed and acting either on the same disc or on several discs mechanically connected together in such a way that the total torque on their common axis is the sum of the couples of all the appliances.
Each of these torques being proportional to the power of the corresponding transmitter, the total torque will represent the total power.
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FIG. 7 shows how such a receiver can be produced. On a vertical axis 25 are mounted two metal discs 26 and 27, a spiral spring 28 and a needle 29 -which moves in front of a dial of circular profile 30. On the discs act the couples of electros 31, 31 .... including the number can be large, depending on the size of the discs and the number of appliances that can be mounted on each and depending on the number of discs. In the case chosen, three appliances are mounted on each of the two discs; this receiver can therefore receive and totalize the power indications of six simple transmitters or six partial totalizations.