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la COMPAGNIE POUR LA FABRICATION DES COMPTEURS ET MATERIEL
D'USINES A GAZ .
@ pour Système de transmission distance et de totalisation des différentes valeurs de la puissance électrique ou d'autres grandeurs.
On a indiqua dans le brevet principal, comment il est possible de totaliser les indications des puissances de plu- sieurs usines reliées individuellement au poste récepteur par les fils de transmission. Le dispositif qui a été décrit ne peut plus être employé si les usines, n'étant pas reliées di- rectement au poste récepteur, sont échelonnées sur un même parcours suivant une disposition analogue au schéma de la figure 1, dans laquelle A, B, C sont des usines de puissance respectives P1, P2, P3 et D le poste récepteur, où il faut mesurer la somme des puissances des usines A, B et C.
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Si on se reporte à la deuxième addition, on remarque que le montage qui fait l'objet de la première partie peut être utilisé, mais il est nécessaire de disposer de 3 fils de connexion pour relier entre eux les circuits auxiliaires des appareils transmetteurs.
La présente addition a pour but d'indiquer deux disposi- tifs permettant de totaliser au poste récepteur les indica- tions des puissances de plusieurs usines lorsqu'on ne dispose que de deux fils de- connexion pour relier entre eux les appa- reils transmetteurs placés dans des usines différentes.
Dans un premier dispositif, on dispose dans chaque usine, suivant les moyens déjà décrits d'une tension locale dont le carré est proportionnel à la puissance de l'usine et l'on pla- ce, sauf dans celle située à l'extrémité la plus éloignée du poste récepteur, un appareil transmetteur auxiliaire dont le couple principal est produit par deux électro-aimants voltmé- triques alimentés respectivement par la tension locale et par la tension transmise par l'usine immédiatement voisine placée au delà par rapport au poste récepteur. De chacune des usines, on transmet à la station suivante une.différence de potentiel qui est la tension locale pour l'usine la plus éloignée du poste récepteur et la tension appliquée à 1 ' électro-aimant antagoniste des appareils transmetteurs auxiliaires pour les autres stations.
Ainsi, dans le cas de la figure 1, on placera des appa- reils transmetteurs auxiliaires dans les usines B et C.
La figure 2 représente schématiquement un des montages qui peuvent être employés pour réaliser le dispositif. On a simplement représenté les transmetteurs auxiliaires ainsi que les connexions auxquelles ils aboutissent. Les transmetteurs
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normaux qui ne sont pas représentés sont branchés sur les circuits et connectés entre eux, dans chaque usine, suivant les moyens décrits dans le brevet principal et dans les deux premières additions. Ils fournissent, dans chacune des usines, des différences de potentiel locales U1, U2, U3 qui sont res- pectivement reliées aux bornes a et b des usines A, B et C.
De l'usine A, on transmet à l'usine B, suivant les moyens déjà décrits une différence de potentiel U1 définie par l'é- quation :
U12 = k P1 il) Pl étant la puissance de l'usine A et une constante.
A l'usine B, on dispose donc de la tension U1 et d'une tension U2 définie par l'équation:
U2 =kP2 ( 2 ) P2 étant la puissance de l'usine B et k la même constante que ci-dessus.
A la station B, le transmetteur intermédiaire, de cons- truction identique au transmetteur décrit dans le brevet prin- cipal, comporte un disque 1 qui est soumis à l'action:
1 ) d'un électro-aimant 2-3 comprenant deux enroulements connectés en parallèle et alimentés par la différence de po- tentiel U1 provenant de l'usine A.
2 ) d'un électro-aimant 4-5, connecté, de la même maniè- re, a la tension locale U2 et ajoutant son couple à celui du précédent.
3 ) d'un électro-aimant 6-7 donnant un couple de sens inverse de celui des deux couples précédents et dont la ten- sion aux bornes U est réglable automatiquement par le bras mobile M du rhéostat Rh.
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Lorsque le disque du transmetteur intermédiaire est immo- bile, on a:
EMI4.1
Ul U2 = K U2 (3) d'où K U2 = k Pl -,- P2) i4 )
La différence de potentiel U est transmise de l'usine B à l'usine C ou l'on dispose également d'une tension locale U3, telle que:
EMI4.2
r1. == rp3 (5)
A l'usine C, un transmetteur intermédiaire analogue à celui de l'usine B, comporte un disque 8 soumis à l'action de 3 électro-aimants : 9-10alimenté par la tension U provenant de l'usine B, 11-12 alimenté par la tension U3 provenant des transmetteurs normaux de l'usine C et ajoutant son couple à celui du précédent, 13-14 fournissant un couple antagoniste à celui des précédents et soumis à une différence de poten- tiel U' réglable automatiquement par le bras mobile du rhéos- tat.
En proportionnant convenablement l'action des électro- aimants 9-10 et 11-12, on obtient:
EMI4.3
NU2 + U3 ¯ K'ut2 (6) et d'après les équations (4) et (5) il vient: KU2= k (Pl + p2 4. i'3 ) (7)
Il suffit donc de soumettre l'appareil placé au poste récepteur à la différence de potentiel U', ainsi qu'il a été décrit dans le brevet principal, pour mesurer au poste récep- teur la somme des puissances des usines A, B et C.
Le dispositif s'applique quel que soit le nombre des usines. On peut aussi employer des transformateurs permettant de donner aux diverses tensions utilisées les valeurs les plus convenables..
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Le second dispositif présente l'avantage de ne pas né- cessiter de transmetteur auxiliaire et consiste à alimenter séparément les deux enroulements de 11 électroaimant antago.- niste de chaque appareil transmetteur, en soumettant l'un des enroulements à la tension variable obtenue sur le rhéostat de l'appareil et l'autre à la somme des tensions variables four- nies par les transmetteurs de l'usine augmentée du double de la tension transmise par l'usine immédiatement voisine, placée au delà par rapport au poste récepteur. De chaque usine, on transmet à la station suivante, en commençant par la station la plus éloignée du poste récepteur, la somme précédente, mais à laquelle on a ajouté seulement la tension transmise par l'usine voisine.
La figure représente schématiquement un des montages qui peuvent être employés pour réaliser le dispositif. Afin de rendre l'exposé plus clair, on a supposé que chacune des usines ne comporte qu'un seul transmetteur et qu'il n'y a pas lieu, par conséquent, de faire une totalisation dans chacune d'elles. Les appareils transmetteurs ne sont pas représentés, mais il suffit de savoir que les bornes a et b sont à relier à l'enroulement de l'électroaimant antagoniste connecté à une extrémité et à la prise variable du rhéostat de l'appa- reil transmetteur et que les bornes c et d sont à relier à l'autre enroulement de l'électroaimant antagoniste.
A la station A (fig. 3), qui est la plus éloignée du pos- te récepteur, il suffit de réunir en parallèle les deux en- roulements de l'électro-aimant antagoniste de l'appareil transmetteur. Si u1 est la valeur instantanée de la tension variable obtenue, sur le rhéostat de l'appareil; Pl la puis- sance de l'usine A et K une constante, on a, au moment de
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l'équilibre des couples sur l'appareil transmetteur: I/T ##T u2/1 . dt - K P1 (8)
La tension u1 est transmise delusine A à l'usine B.
A l'usine B, l'enroulement a b est alimenté par la ten- sion variable u2 fournie par le rhéostat de l'appareil trans- metteur et l'autre enroulement c d est soumis à une tension proportionnelle à la somme (u2 + 2 ul ) obtenue au moyen des petits transformateurs 15 et 16-
Si P2 est la puissance de l'usine B, k2 et k'2 des cons- tantes, on a:
EMI6.1
T k2 1/ U2 (u 2 + 2 u 1 ) dt = k2 P2 '% (9) si ¯ K, on a: k2 1 f U2 ( u2 t 2 u1 ) dt = K P2 ( 10 )
De l'usine B, on transmet à l'usine C une tension pro- portionnelle à la somme (u2 + w1 ). Pour obtenir cette ten- sion, on place une prise supplémentaire sur le secondaire du transformateur 15 de l'usine B.
A l'usine C, l'enroulement a b est alimenté par la ten- sion variable U3 fournie par le rhéostat de l'appareil trans- metteur et l'autre enroulement c d est soumis à une tension proportionnelle à la somme (u3 + 2 u1 + 2 u2) obtenue au moyen des transformateurs 17 et 18. si P3 est la puissance de l'usine C: 3 et k'3 de constantes, on a:
EMI6.2
k3 Xf T T U3 (u3 t 2 ul t 2 u2 ) dt = 3c3 P (il )
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EMI7.1
Si -3- = K , on a: k3 T u3 (u5 + 2 U 1 + 2 "2) dt = K P3 (12)
De l'usine C, on transmet à la station suivante une tension proportionnelle à la somme (u1 + u2 + u3) que l'on obtient en plaçant une prise supplémentaire sur le secondaire du transformateur 17 de l'usine C.
Si le poste récepteur est pla- cé a la station suivante, en soumettant l'appareil récepteur a la somme (u1 + u2 + u3), ainsi qu'il a été décrit dans le brevet principal, on peut mesurer à ce poste récepteur la somme des puissances des usines A, B et C. En additionnant membre à membre les équations (8), (10) et (12) on obtient, en effet:
EMI7.2
( ul + u2 u3 ) 2 dt = K ( P P2 P3 ) (13) o
Le montage qui a été décrit ne représente qu'une des formes de réalisation, mais on conçoit qu'il existe d'autres montages reposant sur le même principe. En particulier, la totalisation des tensions peut être obtenue par des autotrans- formateurs.
Le dispositif s'applique également si la puissance de chaque usine représente la somme des puissances de plusieurs circuits.
Un premier moyen consiste à considérer indépendamment tous les appareils transmetteurs, qu'ils appartiennent à la même usine ou à des usines différentes et a appliquer le dispositif qui est valable quel que soit le nombre des ter- @es à totaliser
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Un autre moyen consiste à utiliser, dans chaque usine, les montages qui font l'objet de la deuxième addition et qui ont pour objet la totalisation de plusieurs puissances locales.
La figure 4 représente schématiquement un montage basé sur ce principe et permettant d'additionner les valeurs des puissances de trois usines A, B et C. Dans ce schéma, on a supposé qu'il y avait 2 circuits à la station A 4 circuits à la station B et 3 circuits à la station C. A la station A, le montage ne diffère pas de celui décrit dans la deuxième addition ; au moyen des transformateurs 19 et 20, on obtient une différence de potentiel ul qui est la somme des différen- ces de potentiel partielles produites par les différents transmetteurs et telle que :
T 2 I/T u12 dt = K P1 (14) T @ Pl représentant la puissance totale de l'usine A et K une constante.
Aux stations B et C, on insère respectivement dans le circuit de totalisation des transformateurs 21 et 26 à prise sur l'enroulement secondaire, et le fonctionnement se ramène a celui décrit précédemment en considérant les tensions u2 et u3 comme étant respectivement la somme des tensions partiel- les de tous les appareils transmetteurs des usines B et C.
Naturellement tous les dispositifs qui sont décrits dans la présente addition peuvent être appliqués pour la totalisa- tion de toutes les grandeurs autres que la puissance.
Dans la .deuxième addition, on a indiqué comment les appareils transmetteurs peuvent être utilisés pour obtenir le quotient de deux grandeurs et plus particulièrement le facteur de puissance d'un circuit.
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La description qui suit concerne le même problème et permet, en particulier, de mesurer, au moyen de trois fils pilotes, les puissances active et réactive et le facteur de puissance d'une station éloignée.
Si, sur le circuit considéré, on installe deux appareils transmetteurs dont le couple principal est proportionnel pour le premier à la puissance active et pour l'autre à la puissan- ce réactive, le circuit auxiliaire de ces appareils sera branche suivant le schéma de la figure 5 étant entendu, comme précédemment, que les bornes a et b sont à connecter à l'en- roulement de 1'électro-aimant antagoniste branché à la partie variable du rhéostat, tandis que les bornes c et d sont à connecter à l'autre enroulement de 1' électroaimant antagonis- te. Deux transformateurs 30 et 31 servent à additionner les tensions partielles u et u' fournies respectivement par les deux appareils et cette somme (u + ut) est appliquée aux en- roulements des électroaimants antagonistes connectés aux bor- nes c et d.
Au poste récepteur, l'appareil mesurant la puissance active est constitué par un électroaimant, agissant sur un équipage mobile pourvu d'un couple antagoniste et comportant deux enroulements 38 et 39 sur lesquels sont appliquées res- pectivement les mêmes tensions qu'aux bornes a, b et c, d de 1'électroaimant antagoniste des appareils transmetteurs de la puissance active.
L'appareil mesurant la puissance réactive est constitué de la même fagon et les deux enroulements 40 et 41 de l'élec- troaimant sont soumis respectivement aux tensions appliquées aux bornes a, b et c, d de l'électroaimant antagoniste des appareils transmetteurs de la puissance réactive, @
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L'appareil mesurant le facteur de puissance est constitué par un équipage mobile formé de deux cadres solidaires 32 et
33 faisant entre eux un certain angle. Les enroulements de ces deux cadres comportent un point commun et sont soumis à l'ac- tion d'une bobine inductrice comportant deux enroulements jux- taposés 34 et 35.
Ceux-ci sont connectés respectivement, d'une part aux extrémités restées libres des deux cadres mobiles 32 et 33 et d'autre part aux enroulements 36 et 37 d'une induc- tance mutuelle destinée à corriger l'erreur provenant de l'in- duction mutuelle des deux enroulements inducteurs 34 et 35.
L'équipage mobile prend une position d'équilibre lorsque les couples qui tendent à faire tourner les cadres sont égaux et opposés.
L'un des circuits de l'appareil, par exemple celui com- portant les enroulements 32, 34 et 36 est soumis à la tension partielle fournie par l'appareil transmetteur de la puissance active ; le circuit comportant les enroulements 33, 35 et 37 est soumis à la tension partielle fournie par l'appareil transmetteur de la puissance réactive et le sens des enroule- ments 34 et 35 est tel que le champ inducteur est proportion- nel à la somme de ces deux tensions partielles.
Soit Pa la puissance active et u la valeur instantanée de la tension partielle appliquée à l'enroulement a b de l'é- lectroalmant antagoniste du transmetteur de la puissance ac- tive, Pr la puissance réactive et u' la valeur instantanée de la tension partielle correspondante. Soit K, une constante.
On a :
EMI10.1
T +u') KP. '15) T o
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EMI11.1
I T ut (u + u 1) dt = K P ,' .(16) T 0 lorsque l'opposition des couples est atteinte sur les appa- reils transmetteurs.
Au poste récepteur, les couples des appareils qui mesu- rent les puissances active et réactive sont respectivement proportionnes a ces deux grandeurs, on a, en effet:
EMI11.2
T 0 s ]c - / u (U + u 1 ) dt = x IC. Pa (17) T or = le 1 UI(u t ut ) dt = K k'. Pr (18) 0 k et k' étant des constante$.,
Si maintenant on se reporte à l'appareil mesurant le facteur de puissance et si l'on appelle l'angle compris en- tre le plan du cadre alimenté par la tension u et la direction du champ lorsque l'appareil a pris sa position d'équilibre, l'é- quation traduisant l'opposition des couples auxquels sont sou- mis les deux cadres mobiles est la suivante =
EMI11.3
T u (u + Ut ) dt = 5p (c() , T u (u + u' ) dt (19) d10ù u1 ) f...L¯- F (<<) = # t/û (20); r (a' ) 1 T i T u (u + u1 ) dt mais, diaprés les équations (15) et (16), on a:
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EMI12.1
ut i ( u u t ) dt Pr ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯ ------- = tang 0( (21) T u of- ut) T 0 donc F (0() tang (22) En particulier, on peut avoir (01) tang d (23 ) dtoù 0( = S±7 (24)
Dans ce cas particulier, la déviation de 1 équipage est proportionnelle au déphasage #.
L'appareil pour mesurer a distance le facteur de puis- sance et tel qu'il vient d'être décrit ne constitue qu'une des formes de réalisation et on comprend bien qu'il existe d'autres moyens permettant de réaliser le fonctionnement de l'appareil conformément à l'équation (19). A' titre d'exemple, on va indiquer quelques variantes de l'appareil précédemment décrit.
On peut rendre négligeable l'erreur due à l'induction mutuelle des deux enroulements inducteurs 34 et 35 en rempla- çant les deux enroulements 36 et 37 de l'inductance mutuelle compensatrice par deux résistance 42 et 43 convenablement choi- sies, suivant le schéma de la figure 6.
Un autre procédé consiste à relier ensemble les enroule- ments 34 et 35 de l'inducteur et à alimenter indépendamment celui-ci et les cadres 32 et 33 de l'appareil, suivant les schéma de la figure 7 et de la figure 8. On applique respec- tivement les tensions u et u' aux enroulements des cadres 32
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et 33 et la tension (u + u') à l'enroulement inducteur 34-35 en utilisant des artifices appropriés pour que le courant tra- versant l'enroulement inducteur soit en concordance de phase avec la somme des deux courants traversant respectivement les cadres 32 et 33.
Sur le schéma de la figure 7, on a placé deux bobines de self induction 44 et 45 placées respectivement dans le cir- cuit des cadres 32 et 33.
La figure 8 représente un montage dans lequel on annule en totalité ou en partie la self induction de la bobine in- ductrice 34-35 au moyen d'une capacité 46. Des résistances 47, 48, 49 sont insérées dans chacun des circuits pour limiter le courant qui les traverse, si cela est nécessaire.