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"Perfectionnements apportés aux procédés et dispositifs du genre de ceux pour mesurer ou comparer des fonctions sinusoïdales,
L'invention, due à M. André CHEVALLIER, est relative aux procédés et dispositifs du genre de ceux pour mesurer ou comparer des fonctions, notamment sinusoïdales (comme exclusivement supposé ci-après), par exemple pour exprimer le produit de deux fonctions de ce genre ou leur déphasage, cela en particulier sous forme d'une tension ou d'un courant continu ; etelle concerne plus spécialement, parmi ces procédés. et appareils, ceux destinés à des commandes à distance, tels que ceux à faire comporter à des installations de protection sélective des réseaux de distribution ou à tous autres dispositifs ou appareils de téléréglage.
Elle a pour but, surtout, de rendre tels les susdits
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procédés et dispositifs qu'ils donnent lieu à des solutions plus simples et plus rationnelles que jusqu'à présent.
Elle consiste, selon une première disposition-- plus spécialement relative aux procédés du genre en question pour commandes ou transmissions à distance, notamment pour la protecti, sélective des réseaux - à avoir recours à des relais purement électroniques sollicités différemment selon le sens ou la phase de courants, de tensions, de puissances ou de toutes autres carac- téristiques variables à leur appliquer; ces relais permettant, notamment, de faire apparaître, par la mise en oeuvre des prin- cipes de la modulation, une grandeur dont le sens puisse varier avec celui des susdites caractéristiques variables.
Elle comprend, mise à part cette disposition principale, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, no- tamment : une deuxième disposition-- relative,d'une façon générale, aux procédés pour mesurer ou comparer des fonctions, notamment sinusoïdales -- consistant à utiliser la courbure de la caracté- ristique de dispositifs électroniques à propriétés unidirection- nelles, notamment de redresseurs du type à contact (redresseurs secs, cellules électrolytiques, etc. ) pour provoquer, par des additions et soustractions appropriées de;.termes respectivement relatifs aux deux fonctions considérées, l'apparition d'un terme qui soit le produit desdites fonctions;
ce dernier étant continu et de la forme U I cos. , s'il âagit; de deux fonctions sinusoi- dales u et i de même fréquence et présentant un déphasage; une troisième disposition consistant à utiliser des dispo- sitifs électroniques pour mesurer des angles de phases, notamment en vue de tous téléréglages; et une quatrième disposition-- relative aux procédés de protection sélective du genre de ceux pour lesquels on utilise l'inversion de phase qui se produit entre les courants traversant
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respectivement les deux extrémités d'une section, lors d'un défaut sur cette section-- consistant à enregistrer cette inver- sion à l'aide de relais électroniques., notamment agissant en phase- mètres, comme il vient d'être dit.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'appli- cation (ceux visés ci-après), ainsi que certains modes de réalisa- tion, desdites dispositions ; elle vise plus particulièrement en- core et ce à titre de produits industriels nouveaux, les disposi- tifs du genre en question comportant application de ces mêmes dis- positions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les insta.llations comprenant de semblables dispositifs.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, leqquels complément et dessins ne sont bien entendu, donnés surtout qu'à titre d'indication.
La fig. 1 de ces dessins est un schéma rappelant la dis- position des appareils de protection sur plusieurs sections d'une ligne, avec indication du sens des courants se propageant lors d'un court-circuit.
La fig. 2 est un schéma d'ensemble d'une installation utilisant des relais électroniques, selon les procédés conformes à l'invention.
La fig. 3 est un schéma d'un dispositif wattmétrique, de fonctionnement électronique, à utiliser selon ledit procédé.
La fig. 4 montre schématiquement un relais wattmétrique directionnel établi conformément à l'invention et à faire compor- ter à un ensemble tel que représenté fig. 2.
Les fig. 5 à 7 montrent, schématiquement, trois antres dispositions susceptibles d'être utilisées pour un tel relais.
La fig. 8 est une courbe illustrant le principe du dis- positif de la fig. 9.
La fig. 9 montre,schématiquement,un dispositif pour mesurer le produit de deux fonctions sinusoïdales, notamment des-
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tiné à un relais de protection sélective pour réseaux de distri- bution d'énergie, ledit dispositif étant établi conformément à d'autres caractéristiques de l'invention.
La fig. 10 montre, schématiquement, un système d'enrou- lements complémentaires , faire comporter au dispositif de la fig. 9, dans le cas où l'on désire mesurer la puissance des di- verses composantes symétriques( homopolaire, directe et inverse).
La fig. 11 montre schématiquement une installation pour mesurer et enregistrer, éventuellement e@ vue de réglages, l'angle de déphasage présenté par les tensions ou courants à la sortie ou à l'entrée de deux stations d.'un réseau de distribution d'énergie, ladite installation utilisant les procédés conformes à l'invention.
La fig. 12, enfin, montre une installation pour la pro- tection sélective établie conformément à d'autres dispositions de l'invention.
Selon l'invention et, plus spécialement, selon celui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisa- tion, de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, disposant par exemple d'une ligne d' d'un réseau dont, pour fixer les idées., on a représenté sur la fig. 1 plusieurs sections telles que AB-BC-CD et se proposant, selon une première application, d'établir un système de protection sélective par relais directionnels, on s'y'prend comme suit ou de façon analogue.
En ce qui concerne ledit système dans son ensemble, on procède de toute manière appropriée connue; on prévoit donc, aux extrémités de chaque section, des ensembles d'appareils tels que a2,b1, b2..... d1 comprenant des disjoncteurs et divers dispositifs propres soit à les déclencher soit, au contraire, à les verrouil- ler, cela' sous l'action directe ou indirecte de relais direction- nels influencés par le sens des courants de défaut.
On sait en effet qu'un défaut dissymétrique se comporte, au point où il se produit, comme une source de puissances homopo-
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laires ou inverses, suivant sa nature, se dirigeant vers les éléments équilibrés du réseau, tandis que, dans le cas d'un défaut symétrique, les puissances directes se dirigent vers lui.
Il en résulte, aux extrémités des sections telles que ci-dessus considérées, l'apparition de courants, de tensions, et, par suite, de puissances, dont les sens sont déterminés par la position du défaut (et sont indiqués sur la fig. 1 par des flèches, pour un court-circuit supposé se trouver sur la section BC). On conçoit donc qu'il est possible de faire travailler dans des conditions différentes (suivant le sens desdits courants, tensions ou puis- sances) les relais placés aux diverses extrémités; c'est ainsi que, pour un défaut tel que celui représenté, les relais agiront de façon à déclencher les disjoncteurs en b2 et c1 et, de plus, à opérer le verrouillage, à distance, des disjoncteurs des sections voisines tels que a et b1.
Les conditions qui viennent d'être rappelées ont été réalisées, jusqu'à présent, à l'aide de divers relais, qui étaient généralement du type électrodynamique; or, de tels appareils pos- sèdent une inertie notable, ainsi que des composantes selfiques, qu'il faut compenser et ne permettant pas d'obtenir toute sensibi- lité désirable .
Au lieu de recourir à ces relais électrodynamiques, on procède de façon telle, conformément à l'une des dispositions de l'invention, que les variables à mesurer soient appliquées à des circuits susceptibles de faire apparaître une grandeur -- par exem- ple une tension--, dont le sens soit fonction de celui desdites va- riables, grandeur que l'on utilise pour actionner, automatiquement et de la manière désirée, les disjoncteurs ou autres appareils de protection. cet effet, il va de soi que l'homme (le l'art pourra s'prendre de nombreuses façons différentes, notamment selon la nature des variables utilisées pour actionner les relais.
S'il-s'agit comme on le supposera dans ce qui suit, de
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réaliser des relais wattmétriques, donc influençables par la puissance, la grandeur à faire apparaître sera de la forme U I cos#: on mettra avantageusement à profit, pour l'obtenir, les principes connus en m@tière de modulation, en tenant compte de ce que les deux fonctions qu'il s'agit ici de moduler l'une par l'autre sont de même fréquence, mais décalées d'un angle , puisqu'elles correspondent aux tension: et courant instantanés :
u = U cos # t
EMI6.1
i = I cos ( 0 t - Lf)
On sait que la modulation l'aune par l'autre des deux for tions sinusoïdales de fréquences distinctes # et # donne lieu à une fonction de la forme : A (1+ m cos # t) cos # t, laquelle se développe de la façon suivante :
EMI6.2
A cos f2 t + 2 À cos ( Q - M) t + 21t ( Q + w ) t.
Dans l'application conforle à l'invention, la fonction précédente deviendra :
EMI6.3
F = K U I cos f2 t + ' µ cos + Km2U i cos (2 0 t -Y)
On voit qu'elle comporte un terme constant: Km U I/2 cos# le seul a retenir puisqu'il est proportionnel à la puissance moyenne et qu'il change de signe avec celle-ci ; deux autres termes sont de nature alternative et pourront être aisément éli- minés par des filtres ou par tous autres moyens.
Pour réaliser une modulation de ce genre, on peut utiliser tous montages connus.
C'est ainsi qu'on a avantageusement recours à des tu- bes à plusieurs électrodes, du genre de ceux qui ont déjà été utilisés pour constituer des wattmètres électroniques (lesquels n'avaient reçu leur application, jusqu'ici, que sur des compteurs de puissance pour lesquels il s'agissait de mesurer la valeur de cette dernière sans se préoccuper de son sens; alors que,selon l'invention, il s'agit au contraire de déterminer le sens de la
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puissance mesurée, puis de s'en servir pour actionner des ap- pareils).
Sur la fig. 3, on a représenté une penthode fonction- nant en wattmètre, selon un schéma connu. Si l'on suppose que
EMI7.1
l'on applique sur la première grille une t enS10n . 1.. qU1 SOl t fonction de celle u à mesurer ( et représentée par u sur les des- smns) et sur une autre grille, notamment la grille d'arrêt g3 une tension e2 qui soit elle-même fonction du courant i ( et représen- tée par i sur les dessins), la différence de phase entre u et i étant conservée, on obtient aux bornes d'une résistance R une tension V de la forme F ci-dessus.
Après avoir éliminé les termes alternatifs par un cir- cuit filtre tel que L C, on utilisera le terme K U I cos pour actionner tous contacts ou relais propres à commander de façon appropriée les appareils de protection et, cela, en fonction du sens de ce terme, donc de la puissance moyenne.
Il y aura lieu, comme on le voit, de faire en sorte que le sens de ladite puissance soit explicité, ce qui peut être obtenu par tous montages différentiels appropriés tels, par exemple, que les suivants.
Selon le mode de réalisation de la fig. 4, on appli- que les tensions (u) et (i) à un tube L1, auquel on accouple un deuxième tube L2 destiné à fournir une tension de comparaison.Les sources 1, 2, 3 sont supposées, sur le .dessin, représenter les polarisations, lesquelles peuvent, bien entendu, être variables.
On prévoit, dans le circuit de sortie, deux résistances R1 et R2 dont l'une au moins est variable de façon à permettre un réglage initial, sur une résistance insérée entre deux points a et b, en parallèle sur R1 et R2 . Enfin, on applique les tensions ré- gnant en ces points a et b à deux triodes 1 1 et 1 2 ( ou à tous amplificateurs) par lesquels on fait commander les relais tels que m1 et m2, qui sont susceptibles eux-mêmes d'actionner les appareils protecteurs, par tous moyens convenables, éventuellement par
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émission de courants porteurs selon les méthodes connues.
Il est aisé de régler cet ensemble de façon à réaliser les conditions requises.
Il a suffit par exemple que, les tensions (u) et (i) étant appliquées aux grilles g1 et g3 et étant supposées décalées de # la résistance R2 soit réglée de telle façon que la tension
2 aux bornes de la résistance P soit alors nulle.
Dans ces conditions, si l'on suppose maintenant que (u) et (i) sont en phase (cos#= 1), le courant dans la penthode L1 croît de la valeur proportionnelle à. K U I/2 et la tension résultante prise aux bornes de R1 et R2 diminue. Il s'en suit que le point b devient positif par rapport au point a et que la grille de la triode 1 2 devient positive par rapport au point milieu c : le courant plaque de l2 excite donc le relais m2, tandis qu'il ne se passe rien au relais m1.
Si, au contraire, la puissance change de sens (cos - 1), le. point a devient positif par rapport au point b et c'est, au contraire, le relais mlqui se ferme.
On a bien là un ensemble qui répond au but que l'on se propose, cela puisque : en l'absence de défaut (c'est-à-dire en l'absence de puis- sance, si l'appareil est réglé pour mesurer les puissances homo- polaires ou inverses), les relais tels que ml et m2 demeurent hors d'action; et, aussitôt qu'apparaît un défaut (donc une puissance), l'un ou l'autre des relais se met à fonctionner, selon que la puissance de défaut passe dans un sens ou dans l'autre, ce qui permet, dans les deux cas, d'opérer des déclanchements et les verrouillages dé- sirés.
Le relais m2 du relais directionnel associé au disjonc- teur b2 provoque par exemple, dans le sens correspondant au cas de la fig. 1 et en étant actionné, le déclanchement de b2, tandis que, au contraire, le relais m1 demeure au repos. Le relais m2
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du relais directionnel associé au disjoncteur b1 reste au repos, v@ verrouillant ainsi b1 tandis que le relais m1 commande une émission de signaux verrouillant a2, étant entendu que tous autres modes de fonctionnement peuvent être imaginés.
Sur la fig. 5, on a représenté un autre montage dif- férentiel, dans lequel les tensions (u) et (i) sont appliquées aux deux tubes - et 1. . 2 et, cela, de façon telle que les pola- risations appliquées par la tension (u) aux grilles [±1 en d et e soient de signes contraires, tandis que celles appliquées par la tension (i) aux grilles g3, en f et g, sont de mêmes signes.
Il est aisé de voir que, dans ces conditions, la tension de sortie entre a et b change de sens avec le signe de U I cos # ; cette tension est le double de celle obtenue à l'aide du dispo- sitif de la fig. 4.
Il va de soi que c'est seulement à titre d'exemple qu'on a représenté une penthode pour constituer le relais élec- tronique ; on pourrait utiliser tout autre tube ou dispositif élec- tronique, constitué par une ou plusieurs lampes telles que triode, heptode, octode, etc.; la modulation pourrait se faire par une seule électrode, grille ou plaque, selon les procédés connus.
Par ailleurs, il convient de dire que tous autres dis- positifs modulateurs peuvent être utilisés. C'est ainsi qu'on a représenté, sur la fig. 6 un modulateur en anneau, à redresseurs à contact ou électrolytique M, d'un type connu, auquel on applique les tensions (u) et (i); à la. sortie en a b, et après filtrage en 16, on trouve la tension U I cos #, que l'on applique par exemple à deux triodes amplificatrices l1 et l2, comme plus haut.
Sur la fig. 7, on a. représenté un autre modulateur du même genre pouvant se réduire à un seul redresseur à contact 17.
La tension (u) est, par exemple, appliquée à un transformateur 18, tandis que la tension (f) peut être en série sur le redresseur 17.
Il convient bien entendu, pour obtenir l modulation, de travail- ler sur une partie courbe de la caractéristique du redresseur 17,
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ce que l'on peut obtenir à l'aide d'un potentiomètre P. On a représenté un seul relais m, celui-ci fonctionnant à la manière de ceux des relais électrodynamiques R W T S de type connu; mais on pourrait aussi prévoir deux relais m1 - m2, comme plus haut.
De tels dispositifs sont particulièrement simples et économiques.
Pour ce qui est des moyens à prévoir pour brancher sur la ligne des relais du genre de ceux venant d'être décrits, on peut adopter toutes dispositions connues, utilisant notamment les filtres pour composantes symétriques.
On a représenté sur la fig. 2, à titre d'exemple, un schéma d'ensemble d'une installation conforme à l'invention, schéma sur lequel on voit en 4 - 5 , les transformateurs de ten- sion et d'intensité; en 6 - 7, les dispositifs pour filtrer les composantes symétriques; en 8, le dispositif de relais électro- nique conforme à l'invention ; enml-m2, les relais à contact sus- décrits ; en 9, un relais de mise en marche. Les relais m1 et m2 sont supposés agir, sur les appareils ou groupes d'appareils à commander 10-11, par l'intermédiaire d'autres relais à contacts 12-13.
Il y a intérêt, selon une autre disposition de l'in- vention, à faire en sorte que la valeur moyenne des facteurs ve- nant agir sur les relais électroniques (en l'espèce u et i) de- meure à peu près constante, cela toujours pour la raison que l'on se préoccupe seulement de relever le sens desdits facteurs et non pas, comme par exemple dans les wattmètres électroniques connus, de mesurer leur valeur.
A cet effet, on fera, par exemple, précéder les relais tels que 9 de dispositifs compresseurs, dilatateurs, limiteurs de tension ou dispositifs de volume-contrôle de type connu 14-15 (fig. 2). Une telle disposition permettra de faire fonctionner les relais dans des conditions toujours identiques, sur les mêmes points de leurs courbes caractéristiques.
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De toute façon, les diverses dispositions précéden- tes permettent de réaliser un système de protection sélective qui ne nécessite qu'une faible puissance, en comparaison avec celle exigée par les relais électrodynamiques, qui ne donne lieu à aucune composante selfique (puisque l'on peut prendre les ten- sions directement aux bornes des résistances), qui présente une inertie quasi nulle - donc une grande rapidité - et qui peut four- nir toute la sensibilité désirable, avec l'adjonction d'amplifi- cateurs.
Il est d'ailleurs à noter que c'est seulement à titre d'exemple que l'on a envisagé la protection sélective des ré- seaux. Il doit être entendu, notamment, que les fonctions sinu- soidales considérées, au lieu de correspondre à un courant et une tension, pourraient être quelconques (par exemple : tensions ou deux courants), de sorte que l'invention se prête aux applications les plus diverses, notamment : soit à des applications pour lesquelles on cherche à mesurer l'angle #, étant noté en effet que, si, par tous moyens appro- priés, on s'arrange pour maintenir constant le produit K U I des valeurs efficaces, c'est alors le terme cos que l'on peut mesurer, l'invention permettant ainsi de réaliser des phasemètres;
soit à des applications pour lesquelles on utilise le terme continu obtenu à la sortie des appareils électroniques tels que ceux venant d'être visés ( c' est-à-dire le terme de la forme K U I cos # ou le terme cos Y , si U I est constant) poux actionner, directement ou à distance - et éventuellement par des liaisons telles que celles par courants porteurs ou, d'une façon générale, par câbles ou par ondes électromagnétiques -, tous relais ou appa- reils à commandes autres que ceux pour la protection sélective des réseaux; soit à toutes autres applications du même genre.
L'invention s'étend en outre à diverses dispositions
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qui vont être explicitées ci-dessous et qui, faisant plus spé- cialement usage de'redresseurs secs (bien que non exclusivement), permettent de réaliser de façon particulièrement simple et ef- ficace les principes visés plus haut.
Selon l'une de ces dispositions -- applicable, d'une façon générale, 'aux procédés pour permettre d'obtenir, par exemple,un terme représentant le produit de deux fonctions sinu- soidales, telles encore qu'une tension u et un courant i (cela à titre d'exemple)--, on met à profit =La courbure des caractéris- tiques des redresseurs de type à contact, ceux-ci étant agencés de façon à donner lieu à des additions et soustractions des fonc- tions sinusoïdales considérées, en vue de faire apparaître fina- lement le produit cherché.
Pour illustrer le principe de cette disposition, on a tracé, sur la f ig. 8, la courbe d'un redresseur, par exemple du type des redresseurs secs : on voit qu'elle présente une forme pa- rabolique à son début, pour devenir ensuite linéaire. Le courant redressé 1 est représenté en ordonnées et la tension v en abcis- ses.
Il y a lieu de noter, d'ailleurs, que l'on est maître de modifier l'allure de la courbe par tous moyens appropriés. Notam- ment, si l'on met en série plusieurs redresseurs, on obtient une forme parabolique d'autant plus accentuée que le nombre des élé- ments en série est plus grand.
On peut donc écrire, pour la loi du courant j dans la portion courbe = k v2.
Si maintenant on suppose que la tension v, appliquée dans un premier circuit aux bornes d'un tel redresseur et maintenue sensiblement dans les limites de la portion parabolique de la courbe est égale à la somme de deux fonctions sinusoïdales telles que ai et bu, le courant redressé sera de la forme = k (ai + bu)2
Si, d'autre part, dans un autre circuit comportant un .semblable redresseur, on applique une tension v qui soit, non plus
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la somme, mais la différence des susdites fonctions, le nouveau courant j' obtenu sera de la forme : j' = k (bu - ai)2,
Enfin, en combinant les circuits de façon telle qu'on puisse retrancher l'un de l'autre les termes .1 et j', on obtient un terme résultant j" qui est de la forme .
EMI13.1
j"= j-jt=4kabui.
On voit donc qu'on peut, d'une façon générale et plus spécialement (mais non exclusivement.) à l'aide des schémas tels que décrits plus loin, obtenir un produit de deux fonctions, cela par la soustraction de deux termes de type (p + q)2 et (p - q)2.
Dans le cas spécial (seul envisagé dans ce qui suit, à titre indicatif) où il s'agit de deux fonctions de même fréquence, telles que la tension et le courant instantanés u et i, le terme résultant j" représente la puissance instantanée qui, comme on le sait, est la somme de la puissance fluctuante et de la puis- sance effective, soit :
EMI13.2
j" =2kabUI cos ( 2 uj 1 - ) + 2kabUIcos If
Le premier terme est de nature alternative et sa valeur moyenne est nulle : on peut l'éliminer aisément par tout circuit filtre approprié, après quoi, il ne reste plus que le terme continu 2 k ab U I cos #.
Ce procédé, qui permet ainsi de faire apparaître, par des moyens très simples n'utilisant essentiellement que des redresseurs à contact montés de façon appropriée, un terme con- tinu (tension ou courant) représentant le produit U I cos # et changeant de sens avec lui, est susceptible d'être utilisé dans de multiples applications, telles que celles déjà visées plus haut, ainsi que pour la mesure de la puissance, etc.
Pour mettre en oeuvre ledit procédé, il va de soi que l'homme de l'art pourra imaginer de nombreux schémas permettant de réaliser les additions et soustractions susvisées.
C' est ainsi qu'on peut avoir recours, par exemple, au moins deux transformateurs respectivement alimentés par des
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tensions Un et U2proportionnelles aux deux fonctions sinusoïdales considérées, ces transformateurs étant, d'autre part, convenable- ment couplés à un système de redresseurs agencés de préférence de façon telle qu'ils puissent redresser l'une et l'autre des deux alternances.
On peut adopter, notamment, le schéma représenté sur la fig. 9 et qui va être explicité.
Le premier transformateur T1 comporte cinq enroulements; l'un d'eux A constitue le primaire et reçoit la tension U1 - bu ; les quatre autres a, b, c, d - de préférence tous identiques et bobinés dans le même sens - constituent le secondaire et sont des- tinés à être respectivement reliés à des redresseurs ou systèmes de redresseurs correspondants 21 à 24, ainsi qu'aux enroulements secondaires des éléments du second transformateur.
Le second transformateur est établi, de préférence, en deux éléments distincts T2 et T3 ,qui possèdent chacun trois enroulements : A' a" b' et A" a" b" .
Les enroulements A' et A" constituent les primaires et sont alimentés par la tension U = a i , mais en opposition de phase. Les enroulements a' b' et a" b" constituent les secondai- res; ils sont également, pour chaque transformateur, montés en opposition de phase, comme visible sur le dessin.
Les redresseurs sont disposés de façon telle que, dans chaque moitié correspondant à l'un des deux éléments T2 ou T3, les deux redresseurs 21-22 ou 22-24 soient alimentés en sens contraire,le courant ne passant donc alternativement que dans l'un ou l'autre des deux.
On voit aisément que l'une desmoitiés effectue l'a-d- dition ai + bu, tandis que l'autre effectue la soustraction bu - ai; on obtient donc bien un courant j" de la forme sus- définie, lequel on peut soit utiliser directement, soit transfor- mer en une tension continue correspondante, par exemple en ayant recours à des résistances convenablement branchées telles que
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r1- r2 , ladite tension w apparaissant entre deux bornes telles que G-H sur le dessin.
L'ensemble représenté fonctionne comme suit :
La tension U1 fait apparaître des tensions
Ue - Us Ue - Us Ue -Us Ue - U
EMI15.1
usa ¯ Usa au s, U,sc ¯use Ued ¯ d où les lettres correspondent à celles représentées sur les dessins.
Ces tensions sont toutes de même sens, par exemple posi- tives, à la première alternance de la tension U1, et toutes néga- tives à la deuxième alternance, et ainsi de suite.
Si U2 est en phase avec U1 pendant la première alternanc les tensions Uea'- usai Ueb'- Usb' sont positives
EMI15.2
et les tensions U , - e ait u s ait U eb" - T sb" sont négatives.
Ces mêmes tensions auront un sens inversé à l'alternance suivante .
Il s'ensuit que les tensions proportionnelles à U1 et U2 s'ajoutent deux à deux dans les circuits des enroulements a-b, a' -b' et se retranchant deux à deux dans les circuits des enrou- lements c-d, a" -b".
A la première alternance, le courant ne circulera que dans les circuits b-22 - r1-b' et d-24.-b"-r dans ce dernier circuit, le courant ne circulera qu'à la condition que la tension U - U soit plus grande que la tension U - U . ed sd sb" eb"
A la deuxième alternance, le courant ne circulera pas dans les circuits a-21-r1-b' et c-23-a"-r,; dans ce dernier cir- cuit, il ne circulera que si U - U est plus grand que ec sc Uea"-Usa".
Si l'on suppose r = r1 = r, on obtient bien aux bornes G H la tension : w = rj - rj' = 2 r k ab U I.
Cette dernière est continue et positive si U1 et U2
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sont en phase ; si U et I sont décà.lés de 90 ; négative s'ils sont déca.lés de 180 .
Pour ce qui est maintenant des moyens pour utiliser ce terme continu (j" ou w en vue des diverses applications envisa- gées, ils pourront eux-mêmes être aisément imaginés dans chaque cas particulier.
S'il s'agit de.réaliser un appareil de mesure du genre des wattmètres ou des phasemètres, ce terme continu viendra action- ner avec ou sans amplification, des dispositifs indicateurs ou enregistreurs appropriés de type connu.
S'il s'agit de réaliser des appareils de protection sélective, on utilisera le terme j" ou w pour actionner,, éventuelle- ment après amplification, lesdits disjoncteurs ou autres disposi- tifs de protection, ou des-relais à contact les commandant, le schéma de la fig. 2 pouvant par exemple être utilisé.
Avec un tel schéma, l'ensemble peut être réglé de façon telle que, dès qu'une tension w apparaît et selon que le point M est positif ou négatif par rapport au point G, ce soit l'un ou l'autre des relais m1 et m2 qui soit excité.
Il va de soi que l'appareil peut être sollicité par plusieurs composantes symétriques. Il suffit par exemple, à cet effet et comme représenté schématiquement fig. 10, de faire com- prendre aux primaires des transformateurs plusieurs enroulements,
EMI16.1
par exemple trois ( A-B-CI A.- r-C h"--B"-C"), si l'on désire rendre l'appareil sensible à la fois aux composantes homopolaires, inverses et directes.
Il semble possible de faire agir simultanément les composantes homopolaires et inverses, tandis qu'il y a intérêt à recourir à un dispositif de commutation pour faire intervenir les composantes directes.
Cornue ci-dessus, il y a intérêt également à prévoir des moyens pour assurer le maintien des points de fonctionnement sur la partie courbe de la caractéristique des redresseurs,moyens
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qui peuvent être constitués par des dispositifs de compresseurs, dilatateurs, limiteurs de tension ou dispositifs de volume- contrôle tels que 14-15 (fig. 4). Au surplus, de tels moyens peuvent être utilisés chaque fois que l'on désire mesurer seule- ment cos # (le produit U1 U2 des valeurs efficaces devant demeu- rer constant).
Dans ce qui suit, on va encore illustrer, à titre d'exemple, certaines autres applications particulières de, l'in- vention, entre autres susceptibles d'être imaginées; il est bien entendu que l'on peut mettre en oeuvre, pour ces applications, soit les relais ou appareils électroniques à redresseurs secs, soi d'autres appareils du même genre, notamment à tubes électroniques.
Selon l'une de ces applications, on utilise les re- lais en question pour comparer les phases respectives de deux courants ou de deux tensions (ou d'un courant et d'une tension) en deux points quelconques d'un réseau de distribution, cela en vue de tous réglages appropriés.
C'est ainsi que l'on peut, à l'aide de l'invention, enregistrer à chaque instant le décalage angulaire qu'est amené à subir le courant ou la tension le long d'une ligne reliant, par exemple, deux stations S1 S d'un réseau (fig. 11).
A cet effet, il suffit de disposer par exemple à la station d'arrivée S un appareil conforme à l'invention, tel que 8 (fig. Il), et d'y appliquer deux tensions U1 et U dont les angles de phase correspondent respectivement à ceux desdites stations, celle U1 correspondant à la station S1 étant transmise par to@s moyens appropriés, notamment par courants porteurs.
L'appareil 8, agissant en phasemètre, donne alors à la sortie, dans un circuit de charge 25, un courant continu dont la valeur donne l'angle de décalage cherché et que l'on utilise éventuel- lement en vue de réglages appropriés.
On voit, en )7-et 28, les transformateurs de tension
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ou d'intensité donnant lieu aux tensions U1 et U2 à appliquer à l'appareil 8. La tension U1 est transmise par ondes porteuses, à l'aide d'appareils émetteurs et récepteurs appropriés 29 et 30.
On pourrait agir semblablement pour commander tous au tres ensembles dont le fonctionnement dépend de la mise en syn- chronisméde deux variables ou fonctions alternatives ou du maintien d'un déphasage déterminé entre ces deux fonctions. En particulier, l'invention pourrait être utilisée pour le couplage des alternateurs ou machines synchrones, le terne continu donné par les appareils conformes à l'invention étant utilisé pour régler lesdites machines (ou les groupes qui les entraînent) en vue d'assurer le synchronisme.
Selon d'autres applications relatives plus spéciale- ment à la protection sélective de réseaux, on utilisera, au lieu de relais du type wattmétrique tels que plus particulièrement mentionnés plus haut, tous autres types de relais, notamment du type ampèremétrique, voltmétrique, etc., utilisant ou non les composantes symétriques.
Une disposition avantageuse consiste à appliquer les appareils conformes à l'invention à des systèmes de protection utilisant l'inversion de phase qui se produit, lors d'un défaut, entre les courants circulant aux deux extrémités de la section comportant le défaut. Lesdits appareils travailleront alors en phasemètres, de façon analogue à celle déjà illustrée sur la fig. 11.
A titre d'exemple, on a représenté sur la fig. 12 un système de ce genre.
Une section de ligne est représentée avec ses disjonc- teurs d'extrémités P-P' destinés à être commandés par le système de protection, les trois éléments interrupteurs de chaque dis- joncteur étant actionnables séparément.
Les appareils électroniques conformes à l'invention sont respectivement montés sur les diverses phases en S - S - S ,
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pour une extrémité, et en SI -Si 2- si 3 pour l'autre extrémité.
Ils sont alimentés, d'une part, par des tensions pro- portionnelles aux courants traversant les phases à l'extrémité correspondante de la section et, d'autre part, par des tensions proportionnelles aux courants traversant les phases à l'autre extrémité, celles-ci étant transmises par courants porteurs.
A cet effet, des transformateurs d'intensité 31-31''sont prévus, qui permettent d'obtenir des courants i-i - i3-- i'1- i'2-i'3 de mêmes phases respectives que ceux I et I' traversant la ligne, ces courants étant à leur tout transformés, par des résistances de charge ou tous d:ispositifs appropriés 34-34', en des tensions elles-mêmes synchrones s1-s2-etc. propres à alimenter les susdits appareils.
Ces tensions 'sont transmises d'une extrémité à l'autre par courants porteurs à l'aide d'appareils usuels émetteurs et récepteurs E - R - E' - R', sur trois fréquences de modulation différentes f1- f2- f3 également synchrones et obtenues d'une manière quelconque (par exemple : respectivement 50,100 et 150 périodes, étant entendu que ce n'est là qu'une indication), ces appareils étant couplés à la ligne en 32-32'.
Des dispositifs de volume-contrôle ou autres 14-15 sont prévus à l'entrée des appareils 81-8'1 etc. Enfin, la ten- sion continue sortant de ceux-ci vient commander tous appareils 33-33' propres à actionner de façon appropriée les éléments in- terrupteurs des disjoncteurs P-P', etc..
On voit clairement que, en l'absence de défaut, les courants I-I' sur une phase quelconque présentent la même phase ou, en tous cas, un décalage déterminé, de sorte que les appa- reils 8 ou 8' correspondants sont alimentés eux-mêmes par des tensions de même phase et sont, de ce fait, sans action sur les appareils 33-33' correspondants.
Si, au contraire, un défaut ou court-circuit vient à
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se produire, par exemple sur la phase 1, les courants d'ex- trémité Il et I'1 correspondants, qui étaient initialement de même sens, présentent un décalage de 180 ; il en résulte immédiatement l'actionnement des appareils 8lou 8'1 et 33 ou 33' correspondants, ce qui assure le déclanchement automatique des interrupteurs de ladite phase.
Aussitôt le défaut disparu, les conditions anté- rieures se rétablissent et les interrupteurs se réenclenchent automatiquement, comne connu. Le système constitue en lui-même, de par son principe même, un trieur de phases (puisque les trois éléments de chaque disjoncteur sont commandés séparé- ment, seuls étant actionnés ceux de la ou des phases interes- sées par le défaut).
En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisa- tion adopté, on peut réaliser, par le procédé conforme à l'in- vention, des dispositifs de mesure ou de commande dont le fonc- tionnement ressort suffisamment de ce qui précède pour qu'il soit inutile d'insister à son sujet et qui se prêtent aux ap- plications les plus diverses.
Il convient de noter que des dispositifs de modula- tion par multiplication à redresseurs secs, notamment les modulateurs en anneau, existaient antérieurement à la présente invention. Mais il s'agissait de moduler l'une par l'autre deux fonctions sinusoïdales quelconques et le produit obtenu était un courant modulé lui-même sinusoïdal.
Il n'est cependant pas exclu d'appliquer, à un dis- positif conforme à l'invention, deux fonctions sinusoïdales de fréquences différentes mais multiples ou sous-multiples.
Comme il va de soi et comme- il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application ; non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécia- lement envisagés ; en embrasse, au contraire, toutes les , variantes, notamment :
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celles pour lesquelles, dans des schémas tels que celui de la fig. 9, pour réaliser la somme ou la différence de deux carrés (p + q)2 et (p - q)2, on remplacerait les redresseurs secs par tous autres dispositifs à propriétés unidirectionnelles, par exemple par des tubes électroniques que l'on ferait travailler sur la partie courbe de leur caractéristique.
RESUME
L'invention a pour objet des perfectionnements appor- tés aux procédés et dispositifs du genre de ceux pour mesurer ou comparer des fonctions sinusoïdales, notamment en vue d'actionner des appareils pour la protection sélective des réseaux de distri- bution, lesquels perfectionnements consistent, selon une première disposition -- plus spécialement relative aux procédés du genre en question pour commandes ou transmissions à distance, notamment pour la protection sélective des réseaux-- à avoir recours à des relais purement électroniques sollicités différemment selon le sens ou la phase de courants, de tensions, de puissances ou de toutes au- tres caractéristiques variables à leur appliquer;
ces relais per- mettant, notamment, de faire apparaître, par la mise en oeuvre des principes de la modulation, une grandeur dont le sens puisse varier avec celui des susdites caractéristiques variables ; une deuxième disposition-- relative, d'une façon générale, aux procédés pour mesurer ou comparer des fonctions, notamment sinusoïdales -- con- sistant à utiliser la courbure de la caractéristique de dispositifs électroniques à propriétés unidirectionnelles, notamment de redres- seurs du type à contact (redresseurs secs, cellules électrolytiques, etc. ) pour provoquer, par des additions et soustractions appro- priées de termes respectivement relatifs aux deux fonctions consi- dérées, l'apparition d'un terme qui soit le produit desdites fonc- tions ;
ce dernier étant continu et de la forme U I cos , s'il s'agit de deux fonctions sinusoïdales u et i de même fréquence et présentant un déphasage; une troisième disposition consistant à uti- liser des dispositifs électroniques pour mesurer des angles de