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BREVET D'INVENTION
Société Anonyme
ATELIERS DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES
DE CHARLEROI (ACEC) résidant à Bruxelles DISPOSITIF DE CORRECTION AUTOMATIQUE DU FACTEUR DE
PUISSANCE.
(Invention: Monsieur A. SCHIRMAN)
La présente invention se rapporte à un dispositif destiné à commander un appareillage d'enclenchement et de déclenchement successifs de condensateurs'en parallèle sur une installation ou le réglage du courant d'excitation d'une machine synchrone en parallèle sur cette installation de ma. nière à ramener automatiquement le facteur de puissance in- ductif ou capacitif de celle-ci à une valeur fixe choisie d'avance.
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Le dispositif suivant l'invention exploite le fait que l'amplitude de la composante déwattée d'un courant alter- natif est égale à la valeur instantanée de ce courant au mo- ment où la tension passe par zéro, et que ce courant a, à ce moment, un sens ou l'autre suivant qu'il est déphasé en arri- ère ou en avant sur la tension. En effet, la tension aux bornes d'une utilisation Inductive monophasée évoluant en fonction du temps suivant la loi e - E sin # t, 1!expression du courant est i = I sin (# t - #) La tension e passe par zéro au temps t - o et, à ce moment, la valeur instantanée du courant est io = - I sin # c'est-à-dire qu'elle est égale à l'amplitude de la composante déwattée du courant,-avec le signe moins.
On trouverait faci- lement de même que, dans le cas d'une charge capacitive, la valeur instantanée du courant au temps t - o est égale à l'amplitude de la composante déwattée de celui-ci, avec le signe plus.
Le dispositif suivant l'invention effectue la me- sure de la valeur instantanée du courant, en grandeur et en signe, au moment où la tension passe par zéro, et agit subsé- quemment sur les organes de compensation pour ramener le fac- . teur de puissance à la valeur choisie. Il est caractérisé en ce qu'il comprend un générateur d'impulsions courtes, syn- chrones avec la tension du réseau et de phase fixe, éventu- ellement ajustable, par rapport à celle-ci, deux relais
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électroniques et des moyens pour rendre sensibles ces deux relais électroniques, au moment où se produit l'impulsion courte d'une polarité choisie, à la valeur instantanée du courant de ligne, l'un pour un sens de ce courant, l'autre pour le sens inverse.
La description ci-après et les dessins annexés se rapportent à des exemples particuliers de réalisation de : l'invention.
La fig, 1 montre schématiquement un dispositif des- tiné à corriger le facteur de puissance d'une installation, non représentée, alimentée à partir d'une ligne monophasée 1 et en parallèle avec laquelle peuvent être branchés des con-. densateurs 2, 3, 4,..... En série avec la ligne d'alimenta- tion 1 sont disposés deux transformateurs de courant 5 et 6 dont les secondaires, chargés par des résistances 7 et 8, alimentent des potentiomètres 9 et 10, shuntés par des con- densateurs 11 et 12, à travers des thyratrons solides res- pectifs 13 et 14.
Les tensions fournies par les secondaires des trans- formateurs 5 et 6 sont de phases opposées pour les thyratrons 13 et 14. Aux électrodes de commande de ceux-ci est appliquée simultanément, à chaque période, une impulsion de déblocage fournie par un circuit 15 alimenté par la ligne 1 à travers un circuit déphaseur 16 permettant de régler la phase de ces impulsions de déblocage.
A la fig. 2, on a représenté, en fonction du temps, en I l'évolution du courant de l'utilisation, c'est-à-dire de
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la tension fournie par le secondaire du transformateur 5 au thyratron,13 et en U celle de la tension de la ligne 1. D et D' représentent les impulsions délivrées par le circuit 15, dont seule D est utile. Ces impulsions sont ici réglées en phase pour qu'elles se produisent aux passages par zéro de la tension U. La tension I est telle qu'elle a le sens de conduction du thyratron 13 lorsque sa courbe est en-dessous de l'axe des temps; l'impulsion D débloque donc celui-ci qui conduit pendant le temps correspondant à l'aire hachurée.
Il apparaît ainsi aux bornes du condensateur 11 une tension continue moyenne qui est appliquée au potentiomètre 9. Celui- ci permet d'ajuster la tension appliquée à l'entrée d'un relais électronique 17, par exemple une bascule fonctionnant à partir d'un certain seuil, qui alimente un relais 18 dont les contacts mettent en marche un appareillage 19 comprenant, par exemple, un moteur actionnant des cames à contacts, qui détermine l'enclenchement successif des condensateurs 2, 3, 4..... sur la ligne 1. A chaque condensateur enclenché, la phase du courant I se rapproche de celle de la tension U et lorsqu'elle est telle que la tension d'entrée du circuit 17 est devenue suffisamment basse pour faire relâcher le relais 18, l'appareillage 19 s'arrête.
Si, par la suite, la charge devient trop capacitive, le courant I est en avance sur la tension U et c'est le thyratron 14 qui est débloqué par l'im- pulsion D, provoquant, par l'intermédiaire d'un circuit 20 et d'un relais 21, le fonctionnement en sens inverse de l'appa- reillage 19 qui débranche successivement les condensateurs
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de compensation jusqu'à ce que la phase du courant se soit suffisamment rapprochée de celle de la tension.
On pourrait utiliser, dans chacun des circuits se- condaires des transformateurs de courant, deux thyratrons en opposition au lieu d'un seul pour obtenir une tension moyenne redressée plus importante; on pourrait aussi envisager de commander, par les impulsions fournies par les thyratrons 13 et 14 des redresseurs à thyratrons alimentés à partir de la ligne 1 et alimentant, chacun pour un sens de rotation, le moteur de l'appareillage 19.
La fig.3 montre une autre forme de réalisation d'un dispositif de correction du facteur de puissance d'une ins- tallation. Sur cette figure, les éléments analogues à ceux de la fig.l sont désignés par les mêmes chiffres de référence.
Dans ce dispositif, les secondaires des transfor- mateurs 5 et 6 débitent sur des potentiomètres 22 et 23 qui alimentent des circuits respectifs comprenant, le premier, une diode ordinaire 24, une diode Zener 25 et une résistance 26 et le second, une diode ordinaire 27, une diode Zener 28 et une résistance 29. Les phases des tensions secondaires des transformateurs 5 et 6 sont opposées de sorte que les tensions respectives aux bornes des résistances 26 et 29 apparaissent alternativement pendant les alternances successives du courant de ligne et ce, à partir d'un certain niveau à cause de la présence des diodes Zener.
La tension aux bornes de la résistance 26 est appli- quée entre la base et l'émetteur d'un transistron 30 dont la
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tension aux bornes de la résistance de collecteur 31 est appliquée à, l'électrode de commande d'un thyratron solide 32 alimentant un relais 33 par une source de tension continue 34.
La tension aux bornes de la résistance 29 intéresse un circuit de constitution identique comprenant un transis- tron 35 dont la tension aux bornes de la résistance de col lecteur 36 débloque un thyratron 37 alimentant un relais 38.
Les deux transistrons 30 et 35 sont alimentés par la source 34 à travers un transistron commun 39 qui est rendu périodiquement conducteur par les impulsions courtes issues du générateur 15 et dont la phase est ajustable au moyen du déphaseur 16. On suppose que ces impulsions se produisent aux passages par zéro de la tension de la ligne 1; elles sont désignées par D et D' à la fig. 4 qui représente également l'évolution en fonction du temps des autres tensions interve- nant dans le fonctionnement du dispositif. L'impulsion D est la seule utile.
Le fonctionnement est le suivant : onsuppose
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que 1, cour.M<: de J.'vna,llat3.on, qui était pratiquement en phase ::;; '1 i:nBi()r, '; de la ligne 1, prend tout-à-coup un certain déphasage en arrière comme le montre la fig.4 où la courbe I représente la tension, proportionnelle au courant, fournie par le potentiomètre 22. A cause de la présence de la diode Zener 25, la tension qui rend conducteur le transistron 30 n'apparat! aux bornes de la résistance 26 qu'après avoir dépassé un seuil e, c'est-à-dire dans l'intervalle de temps correspondant à l'aire hachurée.
Comme l'impulsion D se pro- duit pendant cet intervalle de temps, et qu'elle rend conduc- teur, pendant sa durée, le transistron 39, une impulsion F
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q '2fi flÎ$'¯ 'II V . apparaît aux bornes de la résistance 31 et débloque le thyra- tron 32. Le relais 33 s'excite et commande, par ses contacts, un contacteur qui branche un condensateur supplémentaire, 2 par exemple, en parallèle sur l'installation. Ce contacteur est muni de contacts auxiliaires temporisés qui ouvrent le circuit du relais 33 et le referment ensuite de sorte que le thyratron 32 revient à l'état non conducteur; le contacteur
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s'est en m . t et,er ar un contact de maintien et a préparé, pr ic6n;t auxiliaire temporisé , l'enclen- chement du ço,teu,coraâensateur suivant.
L'enclenchement dû' condensateur 2 a réduit le dé- phasage entre le'courant et la tension. Si cette réduction
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est sUffi3antè'éJsd1re si l'impulsion D tombe en dehors
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de la zone hachured'la fig.4, rien d'autre ne se passe. Si la réduction n'es't sutfàéante, le même processus se répète et un seaondTonttsâ-teu est enclenché.
Le potentiomètre 22 est ajusté de façon que le seuil
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e correapôn$Î'à9iÉiÀµÉéîâo$j$ réglage. Si le déphasage du cou-
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rant passe e -aé¯c'est glautre relais électronique qui fonctionne, de la meme façon que le premier, mais en débran-
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chant les eô' au ,da.ns 1 ordre inverse de celui dans lequel 1lâ-' . " t"-f\"''';''-J....... " m6h. 1 On peut, bien entendu, imaginer d'autres formes de
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réa11BatiOri'8nsst'dÙ cadre de la présente invention.