Dispositif de mesure pour circuits polyphasés. L'objet de l'invention est un dispositif de mesure pour circuits polyphasés comportant une combinaison, d'une part, d'un dispositif d'intégration rotatif dont l'axe, constamment sollicité vers son point de départ, décrit des angles à, une vitesse proportionnelle à la somme d'une des puissances algébriques de chacun des courants de la ligne, et, entraîne, dans un sens seulement, un organe indicateur des valeurs maxima, d'autre part, de comp teurs monophasés actionnant chacun un dis positif rotatif décrivant des angles à une vitesse proportionnelle à la puissance débitée par les circuits et sollicitant un indicateur de puissance moyenne qui se trouve normalement bloqué,
enfin d'un dispositif à mouvement d'horlogerie provoquant à intervalles régulier> la libération des indicateurs de puissance moyenne à condition que le dispositif d'inté gration indique simultanément une valeur maxima, puis rappelant ce dernier ainsi que les dispositifs rotatifs actionnés par les comp teurs monophasés à leur point de départ à l'instant précis qui limite l'intégration. Le but de l'invention est de permettre d'établir une formule de tarification judicieuse au moyen des différents facteurs qui peuvent intervenir dans l'établissement de cette formule et qui dépendent des manières suivant les quelles l'énergie a été distribuée ou consommée en des temps donnés.
Dans les systèmes connus, on peut, spé cialement avec des compteurs- dits "à indica teur maxima", connaître en même temps que l'énergie totale utilisée par le consommateur, la puissance moyenne maxima par '/4. heure, 1/z heure etc., suivant laquelle cette énergie a été distribuée. On peut, dans ce cas, tarifer l'énergie électrique en tenant compte de cette puissance moyenne maxima.
Cependant; si l'on veut faire intervenir d'autres éléments, par exemple le cosinus moyen de l'angle de dé calage<B>(p</B> de l'intensité sur la force électro motrice, il est nécessaire de se servir d'appa reils supplémentaires enregistreurs ou d'utiliser d'autres compteurs tels que les compteurs "gilo-Volt-Ampère -sinus y:".
Les relevés et les facteurs devant inter- venir dans l'établissement de la formule de tarification et que, par un dispositif suivant l'invention, cri peut obtenir ou déterminer, sont par exemple les suivants: 1 L'énergie totale consommée.
2 a) Dans le cas d'un circuit non in ductif, la répartition moyenne de cette énergie dans les différentes phases: b) Dans le cas d'un circuit inductif à phases équilibrées, le facteur moyen de puis sance (cos @O moyen) suivant lequel cette énergie a été consommée.
3 La puissance moyenne utilisée au mo ment où le courant maximum est fourni au consommateur, ce courant maximum étant celui relevé par intégrations successives durant un temps donné, choisi à volonté, par exemple 5, 10, 15, 30 ou 60 minutes.
4 a) Dans le cas d'un circuit noir inductif, la répartition de cette puissance moyenne dans les différentes phases au moment de l'utilisation du courant maximum.
b) Dans le cas d'un circuit inductif, à phases équilibrées, le facteur de puissance relevé au moment où le courant maximum (tel qu'il vient d'être défini au 3 ) est con sommé.
5 La valeur de ce courant maximum. Ces résultats peuvent par exemple être obtenus comme suit: Le courant traverse d'abord les bobines d'un ou de plusieurs dispositifs fonctionnant sur le type d'un moteur électrique d'induc tion et dont le couple moteur est proportionnel à chaque instant à la somme des carrés des intensités. Si on le désirait, on pourrait rendre ce couple proportionnel à la somme des in tensités mais cela compliquerait inutilement le dispositif.
L'axe de l'induit de ce système commande à intervalles de temps égaux et successifs, au moyen de contacts électriques ou si on le désirerait par un dispositif méca nique mis en jeux par un mouvement d'hor- logerie, un mécanisme approprié tel, qu'un axe dit d'intégration décrive des angles avec une vitesse qui est à chaque instant propor tionnelle à la somme des carrés ou éven- tuellement des premières puissances des intensités dans le temps donné et commande, lors de chaque nouveau maximum de l'angle ainsi décrit un axe indicateur.
C'est l'indication de: La valeur des maximum de courant.
Le courant passe ensuite dans les bobines de courant d'un ou des compteurs monophasés d'un système connu et dont les minuteries en registrent des valeurs dont la somme algé brique représente: L'énergie totale consommée.
Outre la minuterie, l'axe de chaque comp teur monophasé commande aux mêmes inter valles de temps égaux et successifs et synchroniquement avec le mécanisme du pre mier dispositif un mécanisme tel, qu'un axe dit d'intégration décrive des angles dont la somme algébrique est proportionnelle à la puissance et sollicite constamment un axe indicateur qui n'est libéré qu'au moment où la valeur < le la somme des carrés des inten sités ou éventuellement des premières puis sances des intensités est maximum. La somme algébrique de l'ensemble des indications donne: La puissance moyenne durant le temps donné utilisée au moment où le courant maxi mum est fourni au consommateur.
A l'aide de ces relevés, on peut déterminer soit par le calcul, soit en utilisant un abaque les autres facteurs intervenant dans la formule de tarification.
Le dessin annexé représente schématique ment, à titre d'exemple, une forme d'exécu tion de l'objet de l'invention appliquée à une distribution de courant triphasé.
Dans ce dessin, 1 et 1' sont deux comp teurs monophasés identiques d'un système connu. Le compteur 1 comporte un disque in duit 2 monté sur un axe 3 entraînant une vis sans fin 4 qui commande une minuterie à rouleaux 5. De plus, au moyen d'engrenages 6 et 7 et d'un pignon 8 monté sur l'axe de l'engre nage 7, la même vis sans fin entraîne Lui axe 14 dit d'intégration, par l'intermédiaire d'une roue dentée 9, et tarit qu'un ressort 10 maintient un levier 11, qui est muni d'une armature 13, écarté d'un électro 12.
Uri ressort en spirale 15 fixé au bâti par l'une de ses extrémités 16 tend constamment à ramener l'axe d'intégration 14 dans une position déterminée; ce ressort en spirale 15 facilite le retour au zéro de l'axe d'intégra tion 14; celui-ci porte une came 17 à cran d'arrêt 18 sur lequel vient agir un poussoir 19 commandé par un bras 20 du levier 11. L'axe d'intégration 14 porte en outre un ressort en spirale 21 par l'intermédiaire du quel il est raccordé en 22 à un bras 23 solidaire d'un axe indicateur 24. Ce dernier porte un plateau 25 et se termine par une aiguille 26 pouvant se déplacer le long d'une graduation inscrite sur une plaque 28.
L'axe indicateur 24 est normalement immobilisé par l'intermédiaire de son plateau 25 par le fait que celui-ci est serré entre une butée réglable 27 et l'extrémité d'un levier 29 rappelé par un ressort 30. Le plateau 25, et par suite l'axe indicateur 24, peuvent être dégagés par l'action d'un électro 31 sur une armature 32 qui est solidaire du levier 29.
Le compteur 1' comporte les mêmes élé ments que le compteur 1, ceux-ci étant dé signés sur le dessin par les mêmes chiffres de référence mais affectés d'un indice.
D'autre part, un disque 33 semblable au disque d'un compteur monophasé ordinaire et dont l'axe 34 est maintenu de la même façon, peut toürricr dans les deux entrefers de deux noyaux en tôle 35 et 36. Ces deux noyaux portent respectivement des enroule- inents 37 et 38. L'une des extrémités 39, respectivement 40, de chacun des noyaux 35 et 36 est fendue; dans chacune des fentes est logée une bague de court-circuit 41, res pectivement 42, faite en matière bonne con ductrice du courant. Les vis 43 et 44 de ces bagues servent de vis de fixation et de vis de réglage. Un aimant 45 exerce un couple antagoniste du couple auquel est soumis le disque 33.
L'axe 34 entraîne par l'intermé diaire d'une vis sans fin 46 et d'engrenages 47, 48 et 49 un pignon 50 qui entraîne à son tour un axe d'intégration 56 par l'inter- médiaire d'une roue dentée 51 quand un ressort 52 maintient un levier 53 dans - la position dessinée; ce levier muni d'une arma ture 55 peut être attiré par un électro 54.
Sur l'axe d'intégration 56 se trouve fixé, avec interposition d'une bague isolante 57, un bras 58 et un ressort en spirale 59 qui le sollicite constamment vers son point de dé part. Ce ressort en spirale 59 est fixé sur une pièce isolante 60, de telle sorte qu'avec le bras 58 il soit isolé de l'ensemble.
Un axe indicateur 61, situé dans le pro longement de l'axe 56 mais isolé de lui, porte une pièce coudée 62. Cette dernière peut entrer en contact avec le bras 58 et être poussée par lui de façon à faire exécuter à l'axe indicateur 61, les mouvements de l'axe d'intégration 56. L'axe 61 se termine par une aiguille 63 qui se déplace le long d'une graduation inscrite sur un plateau 64.
Dans le but d'empêcher l'axe indicateur 61 de revenir en arrière, et en outre d'établir un bon contact entre lui et la plaque 64, l'axe indicateur 61 porte un frotteur 65.
Enfin, titi axe 66, entraîné par un mou vement d'horlogerie non représenté sur le dessin entraîne dans sa rotation deux cames 67 et 68 faites en matière isolante. Sur la came 67 frottent deux lames de ressort 69 et 70. La lame 69 est un peu plus courte que la lame 70 et en outre montée de façcn réglable. Sur la came 68 frottent deux lames de res sort 71 et 72. La lame 72 est plus longue que la laine 71 et également montée de façon réglable. L'ensemble est compris de telle sorte que quand les lames courtes 69 et 71 quittent des contacts 75, respectivement 74, pour s'abattre sur d'autres contacts 73, respective ment 76, les lames longues 70 et 72 restent encore quelques secondes en contact avec les contacts 75, respectivement 74.
Le fonctionnement de ces organes est le suivant: Les deux compteurs monophasés 1 et l' sont raccordés comme d'habitude pour mesurer la puissance, c'est-à-dire suivant la méthode des deux wattmètres, et leurs minuteries 5 enregistrent l'énergie consommée. Avant d'arriver aux compteurs monophasés, les courants<I>h</I> et La traversent les enroule ments 37, respectivement 38 portés par les noyaux 35 et 36.
Les champs créés par h et La produisent des courants d'induction dans le disque 33 et dans les bagues de court-circuit 41 et 42, et créent des couples proportionnels à 1i, respec tivement à I=. Le disque 33 est donc soumis à un couple proportionnel à Ii + Zâ. On sait que, grâce au couple antagoniste de l'aimant 45, le nombre de tours du disque est propor tionnel à fô (Ii -,- 12) dt.
Par l'intermédiaire de la vis sans fin 46, des engrenages 47, 48 et 49 et du pignon 50, le mouvement de l'axe 34 est transmis à la roue dentée 51 portée par l'axe d'intégration 56, et cela tant que le ressort 52 maintient le levier 53 écarté de l'électro 54.
L'axe 66 entraîné par le mouvement d'horlogerie, fait, par exemple un tour toutes les 5, 10, 15, 30 ou 60 minutes, et entraîne les cames 67 et 68. Lorsque, comme le repré sente le schéma, l'extrémité de la lame 69 a abandonné l'extrémité de la came 67, la lame 69 tombe sur le contact 73 et le courant du réseau est amené d'un fil 77 dérivé sur Ii <I>à</I> un fil 78 raccordé au plateau 64. Le courant passe par l'intermédiaire du frotteur 65 à un contact 79 fixé sur la pièce coudée 62.
Si à ce moment l'axe d'intégration 56, et par suite le -bras 58, ont décrit un angle assez grand pour que la pièce coudée 62 prenne contact sur le bras 58, le courant passe par ce dernier et, par l'intermédiaire du ressort en spirale 59, va exciter les deux électros 31 et 31' qui attirent alors les armatures 32 et 32', dégageant ainsi les plateaux 25 et 25' qui normalement, comme il a été dit, se trouvent immobilisés; les axes indicateurs 24 et 24', sollicités par les ressorts en spirales 21 et 21', prennent alors immédiatement la même position angulaire que les axes d'inté gration 14 et 14'.
Si, contrairement à ce qui vient d'être supposé, la came 67 ayant établi le contact en 73, le contact en 79 ne se fait pas, les électros 31 et 31' ne sont pas excités, et les plateaux 25 et 25' des axes indicateurs 24 et 24' restent immobiles.
Mais quelques secondes après que la lame 69 est tombée sur le contact 73, la came 67 abandonne la lame 70; le contact est alors interrompu erg 75 et les ressorts 30 et 30' immobilisent à nouveau les plateaux 25 et 25', et par conséquent les aiguilles 26 et 26'.
D'autre part, les cames 67 et 68 sont calées sur leur axe de telle façon qu'immé diatement après que la came 67 a laissé tomber la lame 70, l'extrémité de la came 68 abandonne la lame 71; cette dernière s'abat alors brusquement sur le contact 76 et ferme le circuit qui alimente les électros 12, 12' et 54. Les deux armatures 13 et 13', ainsi due l'armature<B>55 sont</B> alors attirées simulta nément et, par suite les leviers 11, respecti vement 11' et 53 agissent de telle sorte que les pignons 8 et 8' quittent les roues dentées 9 et 9' et que le pignon 50 quitte la roue dentée 51. Immédiatement, le ressort en spi rale 59 et les poussoirs 19 et 19', aidés par les deux ressorts 15 et 15', ramènent simul tanément les axes d'intégration 56, 14 et 14' à leur point de départ.
Cependant, pour celui des deux compteurs monophasés qui enregistre l'énergie corres pondant à la puissance instantanée Il' <I>-</I> LI cos (ç9 -i- 30 ), comme cette puissance, peut être positive ou négative, il est indispensable que l'axe d'intégration 14' puisse se déplacer vers la gauche ou vers la droite de sa posi tion de départ et qu'il puisse y revenir exactement, quelle que soit la position qu'il a communiquée à l'axe indicateur 24'. II faut aussi qu'il puisse y revenir quelle que soit la sollicitation qu'il subit dans l'un ou l'autre sens par le ressort en spirale 21'.
Dans le but de permettre ce déplacement vers la gauche ou vers la droite sous une sollicitation égale, il pourrait suffire de choisir un ressort en spirale 15' plus fort que le ressort 21', mais malgré cette différence de force l'axe d'intégration 14' ne reviendrait pas exactement au zéro. II en résulte que pour faire revenir au zéro l'axe 14' il n'est pas possible (comme pour l'axe 14 qui ne doit en général intégrer que des valeurs po sitives et par conséquent ne tourner que dans un sens) de se servir seulement de ressorts, mais qu'il est indispensable d'ajouter des poussoirs 19 et 19' qui, lors de l'action des électros 12-12' viennent agir par les bras 20-20' des leviers 11-11' sur les cames 17-17' pour ramener les axes 14-14' aux points de départ.
On remarquera d'ailleurs que ces poussoirs suffisent à eux seuls, et que l'on pourrait sans inconvénient supprimer les ressorts 15 et 15'.
Dès que les quelques secondes nécessaires au retour au point de départ des axes 56, 14 et 14' se sont écoulées, l'extrémité de la came 68 abandonne la lame 72 qui quitte alors brusquement le contact 74, coupant le courant des électros 12, 12' et 54. Les res sorts 10, 10' et 52 rappellent leurs leviers respectifs 11, 11' et 53 dans leurs positions primitives et les pignons 8, 8' et 50 entraînent durant un nouveau temps T déterminé, les roues 9, 9' et 56.
Les mêmes opérations se reproduisent ainsi à intervalles de temps T régulier, tandis que le fonctionnement des divers électros entre deux temps T successifs ne dure que les quelques secondes nécessaires pour déterminer . successivement d'une part, la libération des axes indicateurs 14 et 14' en cas de nouveau maximum, d'autre part, le retour au zéro de tous les axes d'intégration.
De ce qui précède, il résulte que les axes d'intégration 14, 14' parcourent pendant chaque temps T respectivement des angles proportionnels à: .f ô Wi di et .f ô W2 dt, tandis que l'axe d'intégration 56, et par con séquent le bras 58 parcourent pendant ces mêmes temps T des angles proportionnels à: #f T (1,a -f <I>-</I> 1,2) dt.
Quand cette dernière intégrale passe par une valeur plus grande que les précédentes, le bras 58 rencontre la pièce coudée 62 et, la poussant avec lui, il maintient le contact en 79 jusqu'à ce qu'il ait atteint sa position maximum obtenue à la fin du temps T. A ce moment, les plateaux 25 et 25' étant rendus libres, les axes indicateurs 24 et 24' peuvent prendre respectivement les positions correspondantes aux valeurs f <I>ô</I> M dt et ,('ô Wa dt du temps qui vient de s'écouler et qui corres pond au maximum de (Ii -f- Ia)
qui est indi qué par l'aiguille 63.
Le présent dispositif permet donc de déterminer 1 L'énergie totale consommée qui est égale à fo' -ffi dt + .fô Ws dt, en addition nant les indications des deux minuteries correspondantes. Ces indications sont du reste exactes pour le circuit inductif ou non et pour des charges également réparties ou non.
2 cc) S'il s'agit d'un circuit non inductif; la répartition moyenne de cette énergie dans les différentes phases (la force électromotrice E étant supposée suffisamment constante).
En effet, les minuteries des deux comp teurs enregistrent respectivement: ô .â Wi dt = fE Ii cos (So - 30 ) dt et f.'_ W2 dt =<B><I>fo'</I></B><I> E</I> 12 cos (So --+- 30 ) dt, mais comme E est supposé suffisamment constant, et que dans le cas du circuit non inductif cos #9 = 1,
ces expressions deviennent
EMI0005.0050
Ces deux expressions montrent bien que l'on peut obtenir la répartition de l'énergie. suivant les phases.
b) S'il s'agit d'un circuit inductif â phases équilibrées, le facteur moyen de puissance suivant lequel l'énergie a été consommée en le déduisant au moyen des indications pré cédentes de l'expression
EMI0005.0051
Si l'on ne veut faire aucun calcul, on peut obtenir immédiatement le cos v moyen en utilisant un abaque approprié dans - lequel sont portées en abscisses les valeurs de fo' Wi dt et en ordonnées celle de fâ W2 dt et sur lequel sont tracées des courbes d'égal cos<B>(p.</B> 3 La puissance moyenne utilisée ait rno-
ment oit le courant maximum est fourni ait consommateur par intégration durant le temps T, en faisant la somme algébrique des indi cations des deux aiguilles 26 et 26' des axes indicateurs 24 et 24', c'est-à-dire la somme: J'ô II, dc + J'0 iv. dt et en la divisant par T.
Ott remarquera du reste que T étant cons tant les cadrans devant lesquels se déplacent les aiguilles 26 et 26' sont gradués en Watts oui en ses multiples.
<I>4 a)</I> La répartition de cette puissance moyenne maximum dans les différentes phases, dans le cas d'un circuit non inductif, ait mo ment de l'utilisation de la susdite puissance art moyen des indications des aiguilles 26 et :.'6' d'après les expressions
EMI0006.0015
qu'on déduit comme il vient d'être expliqué au chiffre 2, à, savoir de: J'TO IV, <B><I>di</I></B> et (T<I>1,V.-,<B>dl.</B></I>
b) Le facteur de puissance cos éy, dans le cas d'un circuit inductif à phases équilibrées relevé au moment oit le courant maximum est consômmé, déduit des indications j' <B>T IV,</B> dt et J' T UV 2 dt des aiguilles 26 et 26' suivant l'expression:
EMI0006.0028
Dans ce but, on se sert, si on le désire, de l'abaque cité plus haut qui donne directe ment le cos co correspondant.
D'autre part, l'aiguille 63 indique la valeur de l'expression J'oT (IÎ +- I2) di.
Il est à remarquer que l'on peut obtenir le courant maximum comme suit: a) Pour un circuit non inductif à l'aide des expressions rappelées au 4 et qui montrent que les valeurs des courants Ii et I. et par suite Is peuvent être obtenues.
b) Pour un circuit inductif à phases équi librées des indications du 3 et du 4 , dans l'expression
EMI0006.0040
<I>E I</I> cos co de la puissance triphasée: En effet, la valeur totale de cette expression sé déduit du total dont il est question ait 3 tandis que cos @ est obtenu comme indiqué au 4 , quand on admet E suffisamment constant.
Il est à remarquer que, comme dans les compteurs à maximum connus, ort peut venir remettre périodiquement à la main l'aiguille 63 ainsi que les aiguilles 26 et 26' au zéro. A cet effet, un bouton peut être ménagé sur la glace du couvercle du compteur.
II va de soi que le dispositif décrit peut se brancher <B>ou</B> lion par l'intermédiaire de transformateurs de courant et de tension.
Les parties du dispositif qui vient d'être décrit pourraient d'ailleurs être montées sur un socle commun afin de constituer tin appareil unique.