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APPAREIL DE PROTECTION ELECTRIQUE.
L'invention est relative à des appareils de protection électrique tels que ceux comprenant des appareils d'induction électrique, et à un dispositif perfectionné pour protéger l'appareil ou l'opéra%ion de celui-ci lors de surcharge de différentes durées* Jusqu'à présenta pour obtenir une indication de la température du point chaud des appareils à Induction électrique, tels que les transformateurs, on utilise des appareils thermiques plongés dans l'huile, cet appareil étant chauffé par une bobine de chauffage proportionnellement au courant traversant le transformateur, Un relais dépendant de cet appareil thermique peut soit donner une indication de la température des enroulements ou mettre en marche les ventilateurs de refroi-
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-dissement,
ou encore faire fonctionner des relais qui déconnectent le transforma- teur du circuit. On sait qu'il existe un gradient thermique entre la température de l'enroulement et la température du fluide réfrigérant,par exemple de l'huile entou- rant l'enroulement; pour avoir un appareil de protection opérant diaprés la tempéra- ture du point le plus ohaud, on a utilisé des appareils thermiques qui doublent cette dernière.
Cependant, les appareils à induction électrique tels que les transformateurs peuvent être surchargés plus fortement durant de courtes périodes de temps que durant de longues périodes et la capacité du transformateur dépend de différents facteurs tels que 1) constante thermique de temps du transformateur; 2) accroissement de la température de l'enroulement du transformateur par rapport à celle de l'huile; 3) accroissement de la température de 1'huila par rapport à, celle de l'air ambiant; 4) température de l'air ambiant; 5) limite de 'température permise lorsque le transformateur a supporté une surcharge donnée pendant un temps donné; 6) rapport des pertes dans le cuivre à celles dans le fer.
Comme les transformateurs peuvent supporter des intensités différentes sui- vant la durée de la surcharge et, aussi, comme il peut être désirable, dans certaines conditions particulières, de faire opérer le transformateur* à des surcharges abrégeant aa vie d'une durée égale à 1% par opération, le Sous-comité pour transformateurs de 1'A.I.E.E. a établi , pour des valeurs différentes de la température du point chaud et de la durée de surcharge, les valeurs suivantes de cette surcharge en fonction de la température ambiante, ces valeurs étant relatives aux transformateurs auto-ventilés suivant la pleine charge t TABLEAU 1
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<tb> Durée <SEP> de <SEP> la <SEP> surcharge <SEP> : <SEP> Température <SEP> du <SEP> :
<SEP> Rapport <SEP> de <SEP> la <SEP> surcharge <SEP> à <SEP> la <SEP> charge
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<tb> (en <SEP> heures), <SEP> : <SEP> point <SEP> chaud <SEP> -----------------------------
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<SEP> 30 <SEP> Mante <SEP> ! <SEP> 0
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<tb> 2 <SEP> 130 <SEP> 1,7 <SEP> 2
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<tb> 4 <SEP> 125 <SEP> 1,5 <SEP> 1,80
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<tb> 8 <SEP> 120 <SEP> 1,35 <SEP> 1,65
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<tb> 24 <SEP> 110 <SEP> 1,25 <SEP> 1,55
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Cependant, bien que les relais commandés par l'appareil thermique chauffe par l'huile et par le courant de l'enroulement, opèrent habituellement à une tempéra- ture constante, l'utilisation d'un seul indicateur de la température du point chaud et d'un relais ordinaire est impossible car ce dernier opérerait relativement vite pour une température fixée et ne distinguerait par entre les surcharges de'longue et de courte durée;
un tel appareil opéreraitatrop rapidement en temps court.
Pour surmonter cette difficulté lors de l'emploi d'un indicateur de point chaud ou d'appareils thermiques qui doublent les température du point chaud, on a pen- s4 à faire varier les caractéristiques de l'indicateur ou de l'appareil thermique pour que ces derniers soient à une température inférieure à celle du point du cuivre qui est le plus chaud; la température du point chaud peut donc atteindre une certaine valeur au dessus de celle de l'appareil thermique avant que le transformateur ne soit déconnecte du circuit,, Néanmoins, les appareils de ce type n'ont pas suffisamment ni exactement doublé la surcharge ou la température du point le plus chaud ,comme indiqué par le ta- bleau ci-dessus,et de tels appareils ne fonctionnent pas de la même manière en été et en hiver.
Un objet de l'invention est de fournir un dispositif de protection perfeo- tionné pour un appareil de translation de l'énergie électrique au un appareil d'induc- tion électro-magnétique, qui permet des surcharges convenables de courte et de longue durée pour différentes températures de l'air ambiant.
Un autre objet de l'invention est de fournir un appareil de protection perfectionné à induction électrique qui est simple de construction, facile à,fabriquer et efficace.
Un autre objet de l'invention est de fournir un appareil de protection per- fectionné qui donne des caractéristiques de surcharge prédéterminées.
La Fig,l est une vue en élévation partiellement en coupes, d'un appareil d'induction électrique muni du dispositif objet de l'invention;
La Fig.2 est une vue en bout d'une partie du relais employé avec l'appareil de protection de la Fig.l.
La Fig.3 est une vue de l'appareil thermique employé dans l'appareil de protection électrique de la Fig.lo
La Fig.4 est une vue d'une partie du relais theimique représenté à la Fig.2.
La Fig.5 est une vue en élévation et en coupe du relais de la Fig.4.
La Fig.6 est une vue en élévation de l'appareil thermique perfection- né ,employé dans le système de la Fig.i.
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Les Fig. 7, 8 & 9 sont des courbes caractéristiques utilisées dans la des- cription de l'invention;
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La Fig.10 est une vue en élévation et en coupe de l'appareil thermique et du relais illustrés dans les Pig. in à 6.
La Figell illustre schématiquement et partiellement une modification du système de protection de la Figol.
Les Pige IZ & 13 représentent des modifications de l'appareil thermique de la Fig.6, et
La Fige 14 représente schématiquement une modification du système de pro-
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tection de la Flg.1.
La figure 1 représente un appareil électrique protégé tel qteua transfor- mateur, qui comprend un enroulement 30 muni d'un Isolateur de traversée basse tension
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21 et d'un isolateur de traversée haute tension bzz L'enroulement est entouré par une enveloppe 23 remplie d'un di61ectrique ou fluide réfrigérant 24.
De manière à obtenirun appareil thermique dépendant de la température de l'appareil, par exemple de la température de l'enroulement au point le plus chaud, l'appareil devant opérer suivant une courbe prédéterminée de surcharge en fonction du temps, on emploie un appareil de protection comprenant un appareil thermique 25
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qui sera décrit en détail lorsque l'on se réfèrera à la Fîgb6. L'appareil thermi- que comprend un dispositif variant d'après les changements de température, tel qutu.. ne ampoule 26 chauffée proportionnellement à la charge ou au courant traversant la
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bobine, au moyen d'une bobine de chauffage illustrée schématiquement à la Fîgbl, en 27, cette bobine étant connectée au secondaire 28 d'un transformateur de courant dont le primaire comprend un conducteur 29 qui conduit le courant de charge.
Puis- que l'appareil thermique est immergé dans une portion de l'huile, par exemple la partie supérieure, 11 échange sa chaleur avec celle-ci ou il est affecté par sa
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tempe rature Un tube 30 connecté au sommet de l'ampoule 26 est relié : son tour, à des soufflets 31. Ltampoule a le tube 30 et les soufflets 31 constituent un système fermé empli d'un fluide dont le volume change par suite des changements de température. Le soufflet 31 actionne un interrupteur 32 lorsque le volume de fluide atteint une valeur prédéterminée et cet pour accomplir une fonction quelconque, par exemple allumer une lampe de signalisation 33.
Un nombre quelconque de soufflets
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peut étte employa et le tube 30 a été illustré comme relié par le tube un !!le- cond soufflet 3S qui, à travers l'interrupteur fi commande un ventilateur 37 mis en marche lorsque la température du transformateur atteint une certaine
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râleur. Les ventilateurs peuvent être situés de manière à souffler de l'air sur les radiateurs du transformateur, Un troisième soufflet 38 est relié au tube 30 par un tube 39, et agit sur un interrupteur 40 qui alimente un relais 41 commandant un dis- joncteur dans la ligne du transformateur.
Les soufflets et les Interrupteurs représentes schématiquement à la Fig,l peuvent être de la construction représentée à la Fig.2, trois soufflets et interrup- teurs similaires étant supportés par une base 43, Un ressort d'influence 44 est em- ployé pour chaque soufflet de manière à régler la température à laquelle le soufflet doit opérer. La foroe du ressort est variée en tournant un bouton 44-. L'appareil thermique 25 est aussi supporté par une base 45 fixée à la console 46 portée par la face de l'enveloppe 23. L'appareil thermique 25, comme illustré à la Fig.3, est sup- porté par les éléments extrêmes 47 et 48 reliés à leur tour à un bras 49 fixé à la base 45, Aux Fig. 4 et 5, est aussi illustré en détail, l'un des soufflets et l'in- terrupteur correspondant.
L'interrupteur comprend un bras 50 fixé au soufflet 31, le bras étant connecté à l'extrémité opposée à un élément mobile 51 de l'interrupteur pénétrant dans la botte 52,
Les relais thermiques comprenant les soufflets 31 , 0 comme décrit plus haut, opèrent habituellement à la même température, sans s'inquiéter de l'instant auquel la température a été atteinte, ni du fait que la température du point chaud du transformateur atteint de hautes valeurs durant des temps courts ou durant des temps longs; par conséquent, l'accroissement de température de la bobine de chauffage ou de l'appareil thermique 26, par rapport à la température de l'huile, doit être plus lent que celui de la température du point chaud par rapport à la même huile, quand la surcharge a lieu.
Autrement dit, quand une surcharge est appliquée au transformateur si la bobine de ce dernier s'échauffe plus rapidement que l'appareil 26, la bobine pourra atteindre une température plus élevée avant que l'ampoule n'aitfait fonction- ner les interrupteurs. Le facteur qui détermine la titesse d'accroissement de la température ,pour une augmentation maximum donnée, d'un appareil , tel que l'enrou- lement 20 de transformateur ou la bobine de chauffage 27, est appelé la constante thermique de tempst cette constante est nécessaire pour que la température d'un tel appareil atteigne 63% de sa température finale lorsqu'il est en charge.
Dans un transformateur, la constante de temps est fonction de facteurs tels que la capacité de chaleur de l'huile, l'isolement, et l'acier et le cuivre qui doivent être chauffes avant que la température n'atteigne sa valeur finale. Par conséquent, plus la constante de temps est élevée, plus la surcharge peut être élevée.
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Les constantes de temps des enroulements de transformateur sont moins élevées que les constantes de temps de l'huile qui les entoure, les premières étant de l'ordre de 3 à 7 minutes dans les transformateurs actuels, tandis que les secondes peuvent être de plusieurs heures. Onhcomprend aussi que la capacité du transformateur dé- pend de la différence de température ou gradient entre le cuivre et l'huile, après que le transformateur a atteint une température constante à la charge voulue, Plus ce gradient est petit, plus grande est la capacité de surcharge pour une limite pré- déterminée de la température du fluide. Evidemment, la température de l'huile dépend aussi de la température ambiante qui, dans nos climats, est plus froide en hiver qu'en été.
Par conséquent, plus la température ambiante est faible, plus grande est la quantité de chaleur qui peut tre dissipée par le réservoir du transformateur; par conséquent, de plus grandes surcharges peuvent être supportées en hiver qu'en été pour une température donnée de l'enroulement. La valeur de la surchare que peut sup- porter un transformateur dépend de la température maxima permise pour le transforma- leur particulier et l'isolement employé,et les nombres donnés plus haut dans le ta- bleau 1 ont trait à des transformateurs isolés à l'aide de cellulose.
Les surchargea de courte durée mentionnées plus haut, qui sont basées sur la règle des huit degrés admettant que la vie de l'isolement du transformateur est approximativement diminuée de la moitié pour chaque accroissement de température de 8 C. entraînent une diminu- tion de la vie de l'isolement de moins de 1% de la vie normale, pour chaque période d'opération,
Pour obtenir de plus hautes températures du point chaud pour des surcharges de courte durée, la température de l'appareil thermique doit croître plus lentement que la température du point chaud.
Cependant, avec de tels appareils, non seulement des caractéristiques surcharge-temps satisfaisantes n'ont pas été obtenues, mais les appareils permettent des températures de surcharge trop grandes en hiver comparées avec celles permises en été ou, en d'autres mots, ces appareils ne sont pas compensa- teurs de la température ambiante.
Pour obtenir un appareil de protection comprenant un dispositif thermique donnant des caractéristiques surcharge-temps prédéterminées, on emploie un appareil thermique qui possède une constante de temps égale environ à quatre fois la constante de temps do l'enroulement du transformateur ou approximative- ment 20 à 35 minutes dans une température d'huile constante, et il a été trouvé qu'âne constante de temps convenable pour l'appareil thermique,)) à employer dans différente types de transformateurs construits actuellement,
peut être de l'ordre de 25 mi- nutes. La relation liant la constante de temps à la consommation en watts
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à la température initiale et la capacité thermique de l'appareil est donnée par l'équation t Elit
B - W (1) dans laquelle t B est la constante de temps; C est la capacité thermique du matériau à chauffer; #f est l'accroissement de température, lorsque les différentes variables restent constantes; W est la consommation en watts à la température initiale.
Pour obtenir une constante de temps élevée, il est nécessaire de réduire les watts consommée pour une augmentation donnée de la température, ou il est néces- saire d'obtenir un accroissement élevé de la température pour un nombre donné de watts consommés, et il est avantageux d'obtenir un dispositif de capacité thermique relati- vement élevé, Dans le dispositif illustré à la Fig.6, l'appareil thermique 25 est muni de l'ampoule 26 entourée par la bobine de chauffage 27.
Pour que les watts con- sommés ne soient pas élevés, la bobine de chauffage 27 est faite en un matériau de conductibilité relativement faible, tel que de l'acier pur et, entre la bobine de chauffage 27 et l'ampoule 26, est placé de l'isolant 55 en plusieurs couches d'un ma- tériau cellulosique. Pour que l'appareil thermique ait une capacité thermique rela- tivement élevée, la bobine de chauffage 55 est entourée d'un tube 56 possédant une capacité thermique élevée par rapport à celle de la bobine 55, Le tube 56, comme in- diqué à la Fig.6, est un cylindre épais en acier ou en laiton.
Pour que la bobine 27 puisse être connectée facilement dans le circuit, sa base est fixée à un élément mé- tallique 57 et une plaque 58 est placée à l'extrémité du tube 56 et est maintenue à l'élément 57 par un boulon 59* Un conducteur 60 est relié à une extrémité de la bo- bine de chauffage 27 et l'autre extrémité est reliée à un conducteur 61 connecté au tube 56.
Pour qu'un nombre minimum de watts consommés par la bobine de chauffage 27 produise un accroissement maximum de la température de l'ampoule 26, on isole l'appa- reil à l'aide de l'isolement 62 remplissant l'espace entre le cylindre extérieur 56 et l'enveloppe 63. L'isolement 64 peut aussi être placé autour de cette enveloppe.
Pour obtenir des appareils thermiques possédant des caractéristiques prédéterminées, il est intéressant de pouvoir graduer la quantité de matériau isolant placé dans l'appareil thermique. Pour être capable de contrôler cette quantité d'isolant placé dans l'appareil thermique, fabriqué après que la partie qui comprend
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l'ampoule 26, la bobine 27 et le tube 56, ait été placée dans 1'enveloppe 63, des rondelles 65 ,en une substance pressée ';elle que du feutre, sont glissées sur la sur- face extérieure du cylindre 56, à l'intérieur de l'enveloppe. En comptant le nombre de rondelles employées, l'opérateur peut s'arranger pour quo l'appareil possède la caractéristique thermique voulue.
Un nonbre convenable de plus grandes rondelles 66 peut être placé dans l'enveloppe 63 avant que le tube 56 n'ait été insère. Un couver- cle 67 est employé, il est percé d'ouvertures qui laissent passer les extrémités 60 et 61 du tube 30, Un isolateur de traversée 68 est employé pour isoler l'extrémité haute tension 60 du couvercle métallique 67.
Pour que les caractéristiques thermiques de l'appareil thermique ne chan- gent pas durant l'opération, lorsqu'il est immergé dans l'huile, l'enveloppe doit être imperméable et le couvercle 67 doit être fixé à l'enveloppe, par exemple par soudure, comme indiqué en 69. Le couvercle et l'isolateur doivent être fixéshau tu- be 30 par des liaisons imperméables. Pour pouvoir contrôler de manière pratique l'étanchéité de l'appareil thermique après sa fabrication,-l'extrémité basse tension 61 est creuse, de sorte qu'une pression convenable, telle que la pression de lair peut être Introduite pour s'assurer que les scellements sont étanches. Pour graduer l'appareil, on emploie un thermocouple qui passe à travers le tube creux 61 et est soudé à son extrémité, comme indique en 70.
En déterminant les caractéristiques d'une bobine de chauffage telle que la bobine 27, on peut considérer que l'action thermique transitoire de cette bobine est complètement similaire à, celle d'un enroulement de transformateur Immergé dans l'huile et qu'elle développe un accroissement Interne de sa température par rapport à celle de l'huile, qui doit être ajoutée à cette dernière pour obtenir la tempéra- ture de la bobine de chauffage. En calculant l'action thermique transitoire d'un enroulement de transformateur, on peut habituellement négliger l'effet des change** mente de température de l'huile sur l'accroissement de la température de l'enroule- ment par rapport à celle de l'huile et ce, à cause de la petitesse de la constante thermique de temps.
Pour une bobine de chauffage possédant une constante de temps beaucoup plus grande que l'enroulement normal de transformateur, lorsqu'on calcule l'action thermique transitoire, il est nécessaire de tenir compte de l'influence des changements de température de l'huile sur l'accroissement de la température de la bobine de chauffage par rapport à celle de l'huile.
A cause de cela, cet accrois- sement de température sera beaucoup plus lent durant les surchargea de courte durée qu'il ne le serait dans de l'huile à température constante* Ce qui
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fait qu'une bobine de chauffage de cette nature convient bien au contrôle des surcharges de courte durée,
Pour illustrer l'effet d'un accroissement de la température de l'huile sur le temps nécessaire à une bobine de chauffage possédant une constante de temps relativement élevée, pour atteindre des conditions définitives, on a représenté à la Fig.7 les caractéristiques d'un appareil thermique faisant partie,de l'invention;
ces courbes sont traoées pour une température d'huile constante et pour des tempé- ratures d'huile croissantes* A la Fig.7, le pourcentage final de l'augmentation de tempdrature est repoeté sur ltaxe des ordonnées et le temps en heures sur ltaxe des abscisses. La courbe 75 représente la caractéristique température'.'temps d'un appa- reil thermique,faisant partie de l'invention, immergé dans de l'huile à température constante.
On notera que, dans ce cas, la température atteint 63% de sa température finale en 25 minutes environ, ]la courbe 76 représente la caractéristique d'un appa- reil thermique similaire immergé dans de l'huile dont la température croit lors d'une surcharge et on voit que, dans ce cas, la constante de temps est d'environ 35 minutes, la température finale étant atteinte en plusieurs heures, Pour pouvoir faire des comparaisons, on a tracé! la courbe 77 qui représente la caractéristique thermique d'une bobine de chauffage ordinaire.
dont la constante approximativement égale à celle de l'enroulement d'un transformateur pour une température constante ou croissante de l'huile, est d'environ 4 ou 5 minutes*
La bobine de chauffage comprend un élément produisant de la chaleur et un élément sensible à la température qui possède une certaine capacité thermique.
Elle est entourée par un isolement thermique qui possède aussi une certaine capacité thermique, Elle peut, par conséquent, être représentée thermiquement par une valeur de capacité thermique et une valeur de résistance thermique sans capacité répartie.
La constante thermique de temps peut donc être considérée comme le produit d'une ca- pacité et d'une résistance thermiques, et peut être déterminée en fournissant de la chaleur en quantité constante à la bobine de chauffage immergée dans l'huile à tem- pérature constante et possédant une température initiale égale à celle de l'huile.
Sous ceshoonditions, la constante de temps peut être déterminée comme le temps néces- saire pour atteindre l'élévation finale de la température de la bobine chauffante par rapport à celle de l'huile, si le taux Initial d'augmentation de la température est maintenue, ou,. comme le temps nécessaire pour atteindre 63% de l'augmentation finale de la température par rapport à celle de l'huile.
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Le nombre de watts consommés par la bobine de chauffage est égal à la somme des watts absorbés et des watts transmis à l'huile. Quand la température de l'huile croît, les watts absorbés par la bobine de chauffage se composent de deux parties : 1) watts nécessaires pour augmenter la température data même manière que la tempé- rature de l'huile; 2) watts absorbés par suit: de l'accroissement de la température au-dessus de celle de l'huile.
Cet relations peuvent être exprimées comme suit :
EMI10.1
'P C d e + C r;6 -u (-f- - ± ) + 1- - dt '237' Ii
Les symboles suivants sont utilisés : # - augmentation de température de la bobine chauffante en degrés Centigeadee au-dessus de la température de l'huile à un instant donné, #.
# - augmentation finale de la température do la bobine chauffante en degrés centi- grades au-dessus de la température de l'huile pour la surcharge considérée
R x P.
= augmentation de la température de la bobine chauffante en degrés centigrades au-dessus de la température de l'huile au début de la surcharge,, Bc = constante de temps de la bobine de chauffage en minutes - R x C.
C = capacité thermique de la bottine chauffante en watts-minutes par C.
R = résistivité thermique de la bobine de chauffage en C. par watt, #u = augmentation finale de la température de l'huile du transformateur pour la surcharge considérée, par rapport à la température au début de cette surcharge en C.
# = constante de temps de l'huile du transformateur en minutes.
P = watts consommés par la bobine de chauffage durant la surcharge.
T = temps en minutes. e - 2,718
F = facteur tenant compte de l'effet de la capacité thermique répartie de la bobine chauffante.
K = constante d'intégration.
En multipliant les doux membres de la relation par R et en substituant # à RP, et Bc à RC, il Tient :
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j6. + 6 ÉAC - Be rp AL ( - 1; ) Co dt Bo et résolvant cette équation par rapport à #, on obtient !
EMI10.3
e= e.M- + K ( -t -f.) - (8.\) e"J f. - r) ,#
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Le premier terme du membre de droite de l'équation (4) est l'augmentation ' finale de température de la bobine chauffante par rapport à celle de l'huile, qui est réalisée si la surcharge est maintenue jusqu'à oe que les conditions soient constantsa Le second terme est un terme transitoire exponentiel dont le décrément . est relativement élevé. K peut être déterminé en tenant compte des conditions à T - O.
Le troisième terme est un terme transitoire de longue durée qui représente la quantité par laquelle l'augmentation de température de la bobine chauffante est diminuée par augmentation de la température de l'huile en tenant compte de la cons- tante thermique de temps de la bobine chauffante.
Pour appliquer l'équatien (4) à une bobine chauffante dont la capacité thermique est répartie, il est nécessaire de déterminer une constante thermique de temps pouvant être utilisée dans la représentation de l'action du relais, Une telle constante de temps peut être déterminée approximativement par sa mesure à l'aide des méthodes usuelles; en insérant un facteur de correction F dans l'équation (4) ,on obtient l'équation suivante :
EMI11.1
e aM- -r 1< ( B) -l-B" - ;Bc e,U (.e e. (6)
Le facteur de correction F peut être déterminé en comparant les mesures expérimentales avec l'équation (5).
Quand T = 60 ou plus, le terme (e -r/Bc)peut être négligé,
Pour illustrer les caractéristiques température ou rapport de la surcharge à la charge-temps du système de protection perfectionné. les Fig. 8 et 9 représentent les caractéristiques du dispositifcomparées avec les caractéristiques recommandées* La Fig.8 illustre le rapport de la surcharge à la charge en fonction du temps en heures lorsqu'on suit la pleine charges tandis que la Fig.9 représente les mêmes caractéristiques quand on suit la charge nulle, Le rapport surcharge à charge est reporté sur l'axe des ordonnées et le temps en heures sur l'axe des abscisses; les caractéristiques' sont données pour des températures ambiantes de 30 et de 0 .
La courbe 80 représente la caractéristique d'un système de protection employant le dis- positif thermique décrit à la Fig.6 pour une température ambiante de 0 , tandis que la courbe 81 est la caractéristique recommandée* La courbe 82 représente la carac- téristique similaire pour une température ambiante de 30 , tandis que la courbe 83 est la caractéristique recommandée correspondante,
A la Fig.9, la courbe 84 donne la caractéristique du système perfec-
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-tionné comprenant l'appareil thermique de la Fig.6 pour une température ambiante de 0 , tandis que la courbe 85 est la caractéristique recommandée., La courbe 86 donne la caractéristique similaire pour une température ambiante de 30 , tandis que la courbe 87 est la caractéristique recommandée correspondante.
On voit, par exemple,à la Fig.8 que les caractéristiques du dispositif décrit plus haut, suivant la pleine charge, sont plus hautes que les valeurs re- commandées particulièrement pour une température ambiante de 0 , tandis que les ca- ractéristiques suivant la charge nulle sont très rapprochées des courbes racommen- dées pendant 6 heures environ, après quoi les courbes relatives à l'invention, dé- crites plus haut, donnent des valeurs de surcharge plus élevées* La raison de cet état de' choses est que les températures sont suffisamment constantes en 8 heures pour produire (avec les petites différences de charge permises par le relais en 8 et 24 heures), approximativement la même température de point chaud que pour une différence de 10 C.
dans les valeurs recommandées de 120 C. pour 8 heures et 110 C. pour 24 H. et les températures du point chaud peuvent être réduites en isolant les bobines de chauffage, c.à.d. en donnant à l'appareil thermique 26 un retard suffi- sent qui peut être, si désiré, de 24 H. Il est raisonnable de s'arranger pour que dans les nécessités de retard de 24 H, ou plus, la pointe journalière de charge ne dure pas plus de 8 H. De plus, comme ces surcharges ont lieu rarement par exemple une fois l'an ou moins, certains opérateurs considèrent comme acceptable le fait de travailler à des valeurs plus hautes que les valeurs recommandées pour les 24 H.
De manière à déphaser les courbes vers le bas, pour une température ambiante inférieure à une valeur prédéterminée, par exemple 30 C., pour que l'appareil ne doive pas supporter une surcharge supérieure à celle mentionnée plus haut, on peut employer un relais extérieur au transformateur qui est commandé par l'appareil ther- mique 26, ce relais étant compensateur de la température ambiante de toute manière convenable, par exemple celle décrite à la Fig.10. Un tel relais va être amené 1 fermer ses contacta plus rapidement à de faibles températures ambiantes A la Fige 10, on voit qu'il comprend des soufflets 90 qui commandent l'interrupteur 62 par un bras 91 constitué par un bimétal Influencé par la température ambiante.
Un res- sort 92 est employé pour contrôler le dispositif. Avec l'appareil thermique forte- ment retardé du type illustré à la Fig.6, on corrige on général la température am- biente de 4*0* La construction de la Fig.10 produit une caractéristique rapport de la surcharge à la charge-temps, représentée par les courbes 93 et 94 des Fig.
8 et 9 respectivement, pour une température ambiante de 0 .
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Ces coures peuvent atre abaissées plus fortement en employant une correction de la température ambiante plus grande que 4'', Un relais qui corrige la température ambiante de 4 , est celui qui ferme ses contacts 4 degrés plus bas,quand la tem- pérature ambiante est de 0 , que lorsqu'elle est de 30 .
Si la correction de la température ambiante employée est suffisante, des caractéristiques rapport-surcharge à charge-temps convenables peuvent être obtenues avec un appareil thermique sans retard. Une telle construction est illustrée à la Fig.11, dans laquelle un appareil thermique 100 est immergé dans l'huile du trans- formateur et est chauffé par un élément chauffant 101 relié à un transformateur de courant, comme indiqué à la Fig.1;
il n'y a pratiquement pas d'isolant entre l'élé- ment chauffant et l'huile qui l'entoure. Cette ampoule 100 est reliée ,par un tube 102, à trois soufflets 103, 104, 105, qui peuvent être du type illustré à la Fig.10 et qui sont compensateurs de la température ambiante* Lorsqu'on emploie une cor- rection de la température ambiante de 8 , avec un système tel que celui illustré à la Figtllp les caractéristiques de la Fig.8 suivant la pleine charge sont représen- tées par les courbes 106 et 107 pour une température ambiante de 0 et de 30 res- pectivement.
On voit que, au-delà de huit heures, la caractéristiques obtenue est plus basse, car l'appareil de la Fig.ll possède une correction de température am- biante plus élevée et une augmentation de température moins élevée, pour un courant consommé donné, que l'appareil fortement retardé décrit précédemment.
A la Fig*9 les oourbes 108 et 109 représentent les caractéristiques du système de la Fig.ll pour une température ambiante de 0 et 30 , respectivement,
Un type d'appareil thermique autre que celui de la Fig.6 peut être employée pour produire le retard désiré de l'ampoule themnique et de la bobine de chauffage et les Fig.12 et 13 représentent des modifications du dispositif de la Fig.6. A la Fig.12, une ampoule 115 est entourée par une bobine chauffante]16 et un tube de haute capacité thermique, lequel est connecté dans le circuit de manière similaire au dispositif de la Fig.1.
Pour produire le retard voulu, un élément à double pa- roi 117, dans lequel on a fait le vide entoure la bobine chauffante et l'ampoule .de manière à les isoler de la bobine dans laquelle l'appareil thermique est insérée L'appareil thermique peut aussi être entouré d'une enveloppe de protection 118, de manière à éviter la destruction de l'élément à double paroi, 117.
La Fig.13 représente un dispositif qui comprend une ampoule similaire 120 chauffée par une boline de chauffage 121 & qui est entouré par un élément rela-
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-tivement épais 122 dont la capacité thermique est élevée,, Pour obtenir un retard convenable, on emploie une quantité convenable d'Isolement 123 qui donne à l'appa- reil la constante thermique do temps voulue.
La construction de la Fig.13 est adap- téo pour l'immersion dans l'huile, l'isolement 123 de n'importe quel type, par exem- ple du papier, étant perméable à l'huile du transformateur,. Comme l'huile doit éva- cuer la chaleur qui provient de l'appareil thermique, on comprend que le dispositif de la Fig.13 doit être de diamètre plus grand que ceux illustrés aux Fige 6 et 12 dans lesquels l'huile ne peut pénétrer à aucun degré dans l'appareil thermique*
Pour obtenir un dispositif qui emploie une ampoule dans chacune des trois phases d'un transformateur simple ou dana chacun de trois transformareuss simples on emploie celui illustré à la Fig.14.
Dans celui-ci), trois ampoules 125, 126 et 127 sont placées dans l'huile, par exemple dans chaque phase d'un transformateur à trois phases, avec les bobines de chauffage 128, 129 et 130 adaptées pour être con- nectées aux différentes phases de manière similaire à celle décrite à la Fig.l.
Ces ampoules sont reliées par les tubes 131, 132 et 133 aux soufflets 134, 135 & 136. Ces différents tubes sont reliés ensemble en 137. Les trois soufflets comnan- dent une lampe, un ventilateur et un disjoncteur placés dans le circuit d'alimenta- tion du transformateur, de la même manière qu'à la Fig.1.
On voit que n'importe laquelle des ampoules peut actionner n'importe lequel des trois soufflets et par conséquent faire opérer l'appareil de protection pour n'Importe laquelle des trois phases ou par n'importe quel transformateur simple d'un système triphasé
Bien qu'on ait représenté plusieurs formes de réalisation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières, données simplement à titre d'exemples et sans aucun caractère restrictif et que, par consé- quent, toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.