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On utilise de plus en plus fréquemment des batteries de condensa- teurs pour compenser la puissance réactive absorbée par certains circuits électriques.
Il est connu d'utiliser, pour réaliser le branchement automatique 5 de ces batteries, des appareils qui connectent les condensateurs lorsque la . puissance réactive absorbée dépasse une valeur prédéterminée, et qui les met- tent hors circuit lorsque cette puissance tombe au-dessous de la dite va- leur.
On connaît en particulier un appareil de ce genre, qui comporte ) d'une part un disque qui tourne sous l'action de deux enroulements d'exci- tation, dont l'un est alimenté par une tension proportionnelle à la tension appliquée au circuit d'utilisation et dont l'autre est alimenté sous une in- tensité proportionnelle à l'intensité absorbée par le dit circuit d'utili- sation, et d'autre part un moteur asynchrone alimenté par une tension pro- portionnelle à la tension appliquée au circuit d'utilisation. Le disque tourne avec une vitesse qui dépend de la puissance réactive absorbée par le circuit, tandis que le moteur tourne avec une vitesse fixe.
L'appareil comporte en outre un différentiel, qui est entraîné d'une part par le disque tournant, et d'autre part, par l'intermédiaire 'd'un réducteur de vitesse à rapport variable, par le moteur asynchrone. Le pignon planétaire de ce différentiel commande le fonctionnement d'un inter- rupteur, de préférence à mercure, qui commande à son tour un connecteur com- mandant la mise en circuit des condensateurs.
L'appareil est réglé de façon que, lorsque la puissance réactive absorbée par le circuit d'utilisation dépasse une valeur déterminée, le dis- que entraine le différentiel plus vite que ne le fait le moteur, et le pi- gnon tourne dans un certain sens, provoquant la mise en circuit des conden- sateurs. Lorsqu'au contraire, la puissance réactive tombe au- dessous de la dite valeur déterminée, le disque entraine le différentiel moins vite que le moteur, et le pignon tourne dans le sens opposé, provoquant la mise hors cir- cuit des condensateurs.
En changeant le rapport du réducteur de vitesse du moteur, on peut modifier la valeur de la puissance réactive pour laquelle se produit la connexion ou la déconnexion des condensateurs. Cette modification nécessite toutefois le changement d'un organe à L'intérieur de l'appareil, et ne permet que des variations de réglage discontinues.
On a également proposé d'alimenter par la tension entre les fils de phase les deux enroulements d'excitation du disque tournant, de façon à provoquer la mise en circuit des condensateurs lorsque la tension aux bornes du circuit d'utilisation tombe en dessous d'une valeur déterminée : on obtient ainsi un fonctionnement dit "volumétrique" au lieu du fonctionnement "varmétri- que". Toutefois, on ne pouvait pas jusqu'ici obtenir à volonté ces deux modes de fonctionnement avec un même appareil.
Enfin, s'il se produit un interruption accidentelle du courant d'a- limentation,telle qu'une panne de secteur, le moteur asynchrone et le disque s'arrêtent, et l'interrupteur à mercure demeure dans la position qu'il occu- pait à ce moment. Si, avant la panne, le contacteur était fermé, et si par conséquent les condensateurs étaient connectés , ceux-ci sont rebranchés im- médiatement sur le réseau lorsque la tension se rétablit, avec le seul retard dû au temps de fonctionnement du contacteur.
Ce phénomène risque de se pro- duire par exemple dans un réseau de distribution industrielle à basse tension dans lequel la composition du facteur de puissance est réaliséaumoyen d'une batterie centrale de condensateurs, fractionnée en plusieurs tranches qui sont
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normalement enclenchées séparément, les unes après les autres, selon la puis- sance réactive à chaque instant, au moyen d'un relais varmétrique particulier à chacune d'elles. Lors d'une panne de secteur, les contacts des relais var- métriques restent en position, de sorte qu'au moment du rétablissement du courant, on risque que plusieurs tranches de la batterie soient réenclenchées simultanément, ce qui donne lieu à des régimes transitoires importants.
La présente invention a pour objet un appareil de ce genre, dans lequel les divers inconvénients ci-dessus ont été éliminés.
Un tel appareil est caractérisé par les dispositions suivantes, utilisées isolément ou en combinaison :
I)- Il comporte un commutateur permettant d'alimenter l'enroulement d'excitation "intensité" du disque tournant soit par une intensité propor- tionnelle à l'intensité absorbée par le circuit d'utilisation, soit sous une tension proportionnelle à la tension aux bornes du dit circuit de façon à obtenir avec un même appareil soit le fonctionnement "varmétrique", soit un fonctionnement "voltmétrique" du type quadratique.
2 - Il comporte un rhéostat, inséré en série avec l'enroulement "tension" en vue de permettre un réglage continu de la tension nominale, et un potentiomètre alimentant le dit enroulement "tension" en vue de permettre un réglage continu de la puissance réactive nominale.
3) - Il comporte un relais intermédiaire et un relais de verrouil- lage connectés de telle sorte que, lors d'une panne de courant survenant alors que les condensateurs se trouvaient branchés, ils coupent l'alimentation du contacteur et par conséquent débranchent les condensateurs et coupent égale- ment le circuit d'alimentation du mateur ou de l'enroulement d'excitation "tension"du disque, de sorte que lors du rétablissement du courant, le dif- férentiel fait basculer l'interrupteur, ce qui empêche la fermeture du con- tacteur, et alimente en même temps le relais de verrouillage ; la fermeture de ce dernier permet la fermeture du contacteur lorsque l'interrupteur a bas- culé en sens inverse s'il y a lieu.
Grâce à cette disposition, la remise en circuit des condensateurs ne peut avoir lieu qu'au bout d'un temps qui est égal à la somme de la durée de fermeture du relais de verrouillage - durée qui dépend soit de la ten- sion du réseau à 1 instant considéré, soit de la vitesse du moteur - et de la durée de fonctionnement de l'ensemble interrupteur-contacteur, durée qui dé- pend de la puissance réactive ou de la tension. Chacune de ces durées est variable, et leur somme l'est également. Ainsi, le risque que plusieurs bat- teries de condensateurs soient remise en circuit simultanément lors du ré- tablissement du courant se trouve considérablement diminué.
La figure ci-annexée représente, à titre d'exemple non limitatif, le schéma d'un appareil selon l'invention.
Dans cette figure, RA désigne les bornes du réseau d'alimentation par exemple triphasé, qui alimente, par les fils de phase PhI PH2 et PH3, le circuit d'utilisation CU, DT désigne d'autre part le disque tournant, qui est excité par l'enroulement tension ET et par l'enroulement intendité EI., et M désigne le moteur synchrone.
M et DT entraînent respectivement le différentiel DIF, qui comman- de le fonctionnement de l'interrupteur, par exemple à mercure, IM. Cet in- terrupteur commande, par l'intermédiaire d'un relais intermédiaire RI, le circuit de la bobine du contacteur principal CP, dont les contacts de tra- vail 1, 2, 3 provoquent respectivement le branchement sur les fils de phase PHI, Ph2 Ph3 des condensateurs CI C2 C3.
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Enfin, RV désigne un relais de verrouillage, dont le rôle sera ex- posé plus loin en détail.
L'appareil comporte en outre un commutateur, commandé manuelle- ment, et qui permet de passer du fonctionnement "varmétrique" au fonctionne- ment "voltmétrique", et inversément. On n'a pas représenté ce commutateur sur le schéma, mais seulement les connexions qu'il établit ; les connexions correspondant à la position "varmétrique" sont figurées en traits disconti- nus, et les connexions correspondant à la position "voltmétrique" sont figu- rées en traits ponctués.
Le fonctionnement de cet appareil est le suivant, abstraction fai- te du rôle du relais de verrouillage, qui sera exposé par la suite. Les con- nexions correspondant à la position "varmétrique" du commutateur étant étà- blies, l'enroulement d'excitation "intensité" EI du disque tournant DT est alimenté directement par l'enroulement secondaire d'un transformateur d'in- tensité TI dont le primaire est constitué par le fil de phase PhI. Quan à l'enroulement d'excitation "tension" ET, il est alimenté par l'enroulement secondaire S1 d'un transformateur de tension TT dont l'enroulement primaire
P est connecté entre les fils de phase Ph2 et Ph3. Le moteur M est alimenté également par ce même transformateur.
Un potentiomètre P1, alimentant l'en- roulement ET, permet de faire varier d'une manière continue dans une gamme étendue, et sans nécessiter aucun changement d'organe à l'intérieur de l'ap- pareil, la puissance réactive pour laquelle se produit l'insertion des oonden- sateurs.
D'autre part, le différentiel DIF, qui entraîne l'interrupteur à m mercure IM, le fait basculer vers la droite lorsque, la puissance réactive absorbée par le circuit d'utilisation OU étant supérieure à celle correspon- dant à la puissance nominale prédéterminée, le disque DT tourne plus vite que le moteur M ; l'interrupteur IM court-circuite alors, par ses contacts 4, 5,l'enroulement du relais intermédiaire RI, lequel vient en position de repos. Le courant dans le circuit 8 - 5 - 10 - 14 est limité par le conden- sateur C, dont l'impédance est choisie de telle-manière que l'intensité dans le dit circuit soit à peu près la même lorsque la bobine du relais RI est insérée ou court-circuitée.
Le relais de verrouillage RV étant fermé, l'ouverture du relais intermédiaire RI provoque l'alimentation du contacteur principal CP par le circuit Ph2 - CP - 31 - 32 Ph3.
Le contacteur CP met à son tour en circuit les condensateurs CI, C2, C3
Si au contraire on à établi à l'aide du commutateur manuel les connexions correspondant au fonctionnement "voltmétrique"-(traits ponctués). l'enroulement d'excitation EI du disque DT est séparé du transformateur TI. iont le secondaire est court-circuité et il est alimenté, par l'intermédiai- re d'un rhéostat Rh3, par un second enroulement secondaire, S2, du transfor- nateur de tension TT.
Il faut alors que le contacteur¯principal CP mette en circuit les condensateurs lorsque la tension entre phases tombe au-des- sous d'une valeur prédéterminée, par exemple la tension nominale Un moins 5%, et qu'il déconnecte les condensateurs lorsque la tension atteint une au- bre valeur prédéterminée, par exemple la tension nominale Un plus 5%.
Il faut donc, contrairement au cas précédent, mettre en circuit . es condensateurs, et par conséquent exciter le contacteur CP, lorsque le dis- ue DT tourne moins vite que le moteur M, et que par conséquent l'interrup- ;eur IM estbasculé vers la gauche. C'est pourquoi le commutateur manuel itablit des connexions telle que, dans ce cas, l'ouverture de l'interrupteur
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Im (4-5) provoque l'ouverture du relais intermédiairre RI qui était alimenté par le circuit 8 - 4 - ni - 5 - RI - IO -C - 14. On a vu précédemment que le relais de verrouillage RV étant fermé, l'ouverture du relais intermé- diaire RI provoque en définitive la fermeture du circuit de la bobine du con- tacteur CP.
En outre, dans l'exemple qui a été choisi, il existe une diff éren- ce de 10% entre la tension qui provoque l'ouverture du contacteur CP et la tension qui provoque sa fermeture. Il faut donc que le disque DT tourne à la même vitesse, pour une tension U lorsque le contacteur CP est ouvert, et pour une tension U + 10 % lorsque le contacteur CP est fermé. Pour obtenir ce résultat, on dispose, en série avec l'enroulement d'excitation tension ET du disque DT, un rhéostat Rh4, qui est décourt-circuité par un contact de repos 18 - 14 du contacteur CP, lorsque ce dernier est-, excité.
Enfin, un rhéostat Rh2, inséré en série avec l'enroulement ET, per- met de faire varier de manière continue la tension pour laquelle se produit le fonctionnement de l'appareil.
On va maintenant décrire le fonctionnement du relais de verrouil- lage RV, lôrs d'une panne de secteur, dans les différents cas qui peuvent se présenter.
Ier cas.
L'appareil est réglé pour le fonctionnement "varmétrique". Les connexions établies sont alors celles qui sont figurées en traits interrom- pus sur le schéma. Deux circonstances sont à envisager dans ce cas :
Première circonstance.
- Avant la panne, les condensateurs étaient débranchés.
Le fonctionnement est'alors le suivant: a) Avant la panne -
L'interrupteur IM estbasculé vers la gauche, et coupe la liaison 4-5. Le relais intermédiaire RI est alimenté par 14- 10 - RI - 5 - 8. Le relais de verrouillage est alimenté par 14 - II - RV - 8. Le contacteur prin- cipal CP n'est pas alimenté, car, bien que le-contact 31-32 soit fermé, son circuit est coupé en 32-Ph3. b) Pendant la panne -
Le moteur et le disque s'arrrêtent, et l'interrupteur IM demeure dans la position qu'il occupait. Le relais intermédiaire et le relais de verrouillage reviennent au repos. c) Après la panne -
Le relais intermédiaire revient au travail. Son contact 14-II alimente la bobine du relais de verrouillage par 14 - II - RV - 8.
Le re- lais de verrouillage RV se ferme et s'auto-alimente par son propre contact 14 -II. Le contact 31-32 est fermé, et le circuit d'alimentation du contac- teur CP est préparé pour la fermeture de ce contacteur si l'interrupteur IM vient à basculer vers la droite par suite d'une augmentation de la puissan- ce réactive absorbée par le circuit d'utilisation OU. Dans ce cas, en ef- fet, 1 interrupteur fermant le circuit 4-5, comme le commutateur établit la connexion 10-4, la bobine du relais intermédiaire RI est court-circuitée en 10-5. Le relais intermédiaire RI s'ouvre, et établit le contact 32-Ph3.
Tout se passe donc comme si le relais de verrouillage n'existait pas
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Deuxième circonstance.
- Avant la panne, les condensateurs étaient connectés.
Le fonctionnement est alors le suivant a) Avant la panne -
L'interrupteur IM est basculé vers la droite. La bobine du relais intermédiaire RI étant court-circuitée par 10-4 et 4-5, ce relais est ou- vert. Le relais de verrouillage RV est fermé. En effet, avant que les con- densateurs ne soient connectés,ce relais était alimenté en 14 - II '- RV - 8 par le contact 14-11 du relais intermédiaire RI. Lorsque l'interrupteur IM a basculé vers la droite, le relais RV est resté alimenté par son propre contact 14-11. Le contacteur CP est donc alimenté par Ph2 - CP - 31-32 -
Ph3. b) Pendant la panne -
L'interrupteur IM demeure dans la même position, mais le relais
RV revient au repos et coupe, en 31-32, l'alimentation de CP qui revient au repos; les condensateurs sont donc débranchés.
D'autre part, le relais RV coupe, en 14-11, le circuit d'alimentation 14 - II - PI - 15 - 7 ET - 8 de l'enroulement d'excitation "tension" ET du disque DT. c) Après la panne -
Le relais intermédiaire RI reste ouvert, puisque sa bobine est toujours court-circuitée entre 10 et 5 par l'interrupteur IM. Le relais RV ne peut pas revenir au travail puisque le circuit de sa bobine est coupé en 14 - II. Le contacteur CP ne peut donc pas venir non plus au travail, son circuit étant coupé en 31-32, de sorte que les condensateurs ne sont pas rebranchés.
D'autre part, le disque ne tourne pas puisque le circuit d'ali- mentation de l'enroulement "tension" ET est coupé en 14-Il. Le moteur M tourne seul et provoque le basculement vers la gauche de l'interrupteur IM.
La liaison 4-5 étant ouverte, la bobine du relais RI est décourt-circuitée.
Ce relais se ferme et alimente, par son contact 14-11, le relais de verrouil- lage RV. Ce relais s'auto-alimente par son propre contact 14-11.
A ce moment, le circuit d'alimentation ET du disque DT est alors fermé suivant 14 - II - PI - 15 - 7 -'ET - 8. A partir de ce moment, l'en- semble des circuits est rétabli normalement : ; si la puissance réactive absor- bée par CU est encore trop élevée,l'interrupteur IM bascule à nouveau vers la droite, et les condensateurs sont mis en circuit.
2ème cas.
L'appareil est réglé pour le fonctionnement voltmétrique. Les connexions établies sont figurées en traits pointillés sur le schéma. Deux circonstances sont également à envisager :
Première circonstance.
- Avant la panne, les condensateurs étaient débranchés.
Le fonctionnement est le suivant : a) Avant la panne -
Comme on l'a exposé précédemment,l'interrupteur IM est alors bas.:. culé vers la droite et établit la connexion 4-5. Le relais RI est donc Fermé par 14 - 10 - RI - 5 - IM - 4 - 8. La bobine du relais RV est ali- nentée par 14 - II - RV - 8. Le contacteur CP n'est pas alimenté puisque son circuit est coupé en 32-Ph3.
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b ) Pendant la panne -
Le relais RI et le relais RV reviennent au repos.- c) Après la panne -
Le relais RI revient au travail, puisque l'interrupteur IM éta- blit toujours la connexion 4 - 5. Le relais RV revient au travail, car le contact 14 - II est établi. Le circuit d'alimentation de CP est préparé en vue d'un basculement éventuel de l'interrupteur IM vers la gauche.
Tout se passe comme si le relais RV n'existait pas.
Deuxième circonstance.
- Avant la panne, les condensateurs étaient branchés.
Le fonctionnement est alors le suivant : a) Avant la panne -
L'interrupteur IM est basculé vers la gauche et coupe, en 4-5, le circuit 14 - 10 - RI - 5 - 4 - 8, d'alimentation du.:relais RI. Le relais de verrouillage RV était demeuré collé pour la raison qui a été exposée pré- cédemment. Le contact 31-32 est donc fermé, et le contacteur CP est alimen- té. b) Pendant la panne -
Le relais RV revient au repos. L'alimentation de CP est coupée en 31-32, et les condensateurs sont débranchés. Le circuit 14 - II - 6 - M - - 8 - d'alimentation du moteur est coupé en 14-11. c) Après la panne -
Le relais RI ne peut revenir au travail, son circuit d'alimenta- tion étant coupé entre 4 et 5.
Le relais RV ne peut revenir au travail, son alimentation étant coupée en 14-11.
Le contact 31-32 est donc ouvert et CP n'est pas alimenté; les condensateurs ne sont pas rebranchés. Le moteur ne démarre pas, et le disque tourne seul jusqu'à ce qu'il fasse basculer IM vers la droite. A ce moment RI est alimenté par 14 - 10 - RI - 5 - 4 - 8. Le contact 14 - II se ferme et alimente le relais RV qui s'auto-alimente par son propre contact 14-11.
Le contacteur CP n'est toujours pas alimenté, car son circuit est coupé en 32 - Ph3. Par contre, le môteur M est remis en marche par 14 - II - 6 - M - 8.
L'ensemble des circuits redevient alors normal, et le contacteur CP est prêt à rebrancher les condensateurs, si, la tension entre phasesdde- venant trop faible, le différentiel provoque à nouveau le basculement de l' interrupteur IM vers la gauche.
REVENDICATIONS.
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