Phasemètre pour circuits polyphasés non équilibrés. On construit des phasemètres à fer tour nant pour circuits biphasés ou triphasés, dans lesquels le fer a la forme d'un Z dont le corps est à peu près parallèle à l'axe de ro tation de l'équipage mobile, tandis que les bras sont perpendiculaires à l'axe.
Le fer est aimanté par une bobine fixe, dont l'axe se confond avec l'axe de rotation de l'équi page mobile, tandis que son enroulement est parcouru habituellement par un courant pro portionnel à l'une des tensions du circuit dont on mesure le cos cp. D'autre part, deux autres bobines - dans les circuits bipha- sés - ou trois - dans les circuits tripha sés - faisant entre elles respectivement des angles de n/2 ou 2 n/3,
parcourues habituelle ment par les courants du circuit ou par des courants proportionnels à ceux-ci produisent un champ magnétique tournant radial. L'ac tion de ce champ sur le fer aimanté donne à celui-ci une position qui dépend du cos 9p.
Ce type de phasemètre présente l'avan- tage de permettre une échelle de 360 et la réduction .du couple mécanique aux frotte ments, qu'on peut rendre complètement né gligeables, d'autant plus que l'équipage mo bile pourra être plus léger que celui des au tres. types de phasemètres.
Mais l'appareil ainsi réalisé, comme la plupart des phasemètres actuels, ne convient que pour le cas où les tensions et les courants sont équilibrés.
On sait que les tensions sont. pratique ment équilibrées, tandis que les courants ne le sont pas en général; l'appareil, dans ce cas, .donne un :cos <B>99</B> mal défini.
Si l'on alimente la bobine qui aimante le fer avec l'un des courants du circuit et les au tres bobines avec des courants proportionnels et en phase avec les tensions, le phasemètre mesure le déphasage .du courant utilisé par rapport .à la tension correspondante ou par rapport à une autre tension appropriée. Mais on peut, avec .deux ou trois fers tournants solidaires et un nombre approprié de bobines fixes, construire un phasemètre mesurant le cos (p moyen d'un circuit biphasé ou triphasé. Dans le brevet français n 597582 du 4 mai 1925, on a indiqué, par exemple, une solution de -ce problème.
La présente invention vise une solution plus simple, utilisant un équipage mobile à deux ou trois fers, aimantés par des bobines fixes, l'ensemble -des fers se déplaçant dans un champ magnétique produit par un jeu de bo bines établis à cet effet.
Lorsqu'on doit se servir du phasemètre pour mesurer le cos < p moyen .d'un circuit biphasé, l'appareil peut comporter deux fers, aimantés par deux bobines parcourues par des courants proportionnels aux tensions et se déplaçant dans le champ magnétique produit par deux bobines pratiquement identiques au point de vue électrique, parcourues par les courants, ces bobines ayant leurs axes perpen diculaires entre eux et perpendiculaires à l'axe de rotation .des fers.
Dans un circuit triphasé, on peut em ployer trois fers mobiles solidaires, aimantés par trois bobines pratiquement identiques, parcourues par des courants proportionnels à trois tensions du circuit triphasé, ces fers se déplaçant dans le champ magnétique produit par trois bobines pratiquement identiques; dont les axes perpendiculaires à l'axe de ro tation de l'équipage mobile font entre eux des angles de 120 . Ces bobines peuvent être parcourues par les trois courants des circuits ou par des courants proportionnels.
On peut réduire le nombre des fers à deux et aussi à deux le nombre des bobines qui les aimantent, en transformant l'ensemble de tensions triphasées en un ensemble biphasé, à l'aide de transformateurs ou d'auto transformateurs Scott ou autres dispositifs équivalents.
On peut de même réduire à deux le nom bre -des bobines productrices de champ, eu transformant l'ensemble de courant: tripha sés en un système biphasé équivalent. Il peut, au contraire, pour la régularité de l'échelle de l'appareil, être intéressant de multiplier le nombre des bobines en réalisant. un bobinage analogue au stator d'un moteur d'induction.
Les fig. 1 et 2 du dessin schématique, donné à titre d'exemple, représentent un phasemètre pour circuits triphasés réalisé d'après l'invention, avec deux fers à<B>90'</B> ai mantés par deux bobines parcourues par des courants proportionnels à deux tensions bipha- sées obtenues, par exemple, comme l'indique la fig. -3, par l'intermédiaire d'un transfor-. orateur Scott, le champ magnétique dans :e quel se déplacent les fers .étant obtenu à l'aide de trois bobines parcourues par les courants.
Dans la fig. 1, qui représente une section suivant l'axe -du phasemètre et la fig. 2 qui est une vue partielle en plan, Fi, F'i et F2, F'2 représentent les bras ou palettes de deux fers en Z dont les corps sont formés de tubes de fer Ci, C2 entourant l'axe de rotation de l'équipage mobile; b, b' sont deux bobines qui aimantent les fers; Bi, B2, Ba sont trois bobines qui produisent le champ magnétique dans lequel se déplacent les fers;
D est un disque métallique (en général, cuivre ou alu minium) fixé sur l'axe de l'équipage mobile et se déplaçant dans l'entrefer d'un aimant <I>A;</I> Ai est l'aiguille indicatrice;<I>c,</I> c' sont des -Contrepoids d'équilibrage, fixés comme l'a.i- guille sur ledit axe; S est le socle de l'appa reil; q sont -des piliers servant à soutenir le cadran et le couvercle; g est le cadran por tant la graduation;
E et F sont des pièces en fer qui entourent l'ensemble du bobinage du phasemètre, afin de réduire l'influence des champs magnétiques extérieurs et, en parti culier, ceux de l'aimant A.
La fig. 3 donne le schéma du montage sur un circuit triphasé,,du phasemètre décrit. Dans cette figure, 1, 2, â sont les fils de ligne,<I>Ti,</I> T2, Ta les secondaires de trois transformateurs de courant,<I>p, p'</I> les pri maires et s, s' les secondaires de deux trans- formateurs de tension<I>T</I> et<I>T',</I> pi et p2, si et s2 les primaires et les secondaires d'un transformateur système Scott & <I>b</I> et<I>b'</I> les deux bobines qui aimantent les fers de l'équi page mobile, <I>Bi,
</I> B2, Ba les trois bobines qui produisent le -champ magnétique.
Le fonctionnement du phasemètre est fa cile à comprendre. Pour simplifier, on sup posera les tensions équilibrées et alimentant les bobines qui aimantent les fers (b, b', fig. 3) après transformation en biphasé. Chaque fer est soumis à une aimantation al ternative décomposable -en deux aimantations tournant par rapport au fer avec la vitesse w égale à la pulsation des tensions, et .dans deux sens contraires. En d'autres termes, chaque fer équivaut à deux aimants tournant en sens inverses l'un de l'autre: le moment magnétique .de -chacun .de ces aimants est pro portionnel à la valeur efficace U des tensions.
L'ensemble -des courants étant supposé non équilibré, donne naissance, en passant dans les trois bobines fixes Bi, B2, Bs de la fig. 3, à deux champs magnétiques tour nant en des sens inverses, l'un proportionnel à la composante de courant directe 1d, l'au tre à la composante inverse h.
Pour chaque fer, l'action -d'un champ tournant sur l'aimantation qui tourne en sens inverse donne un couple moyen nul; par con tre, l'action sur le champ qui tourne dans le même sens donne un -couple constant.
Si ed est l'angle que le champ magnéti- que produit par la composante directe des courants fait avec l'aimantation .qui tourne dans le même sens, le couple du champ tour nant produit par Id sur l'aimantation de l'un quelconque des fers, tournant dans le même sens, sera proportionnel à U. Id. Sin<B>19d.</B> les deux couples étant égaux. Par contre, les deux couples provenant de l'action sur les deux fers du champ inverse sont égaux et de signes contraires.
chacun étant proportionnel<I>à U.</I> I; <I>.</I> sin 0; (D - angle fait par le-champ produit par la composante inverse des courants avec l'ai mantation tournant dans le même sens de l'un des fers).
Le couple résultant est donc proportion nel<I>à U. Id.</I> sin<B>19,1</B> et, comme il n'y a pas découple antagoniste, les fers prennent la po sition pour laquelle Od -_-= 0.
Or, Od dépend du déphasage q9d entre la composante directe d'un des courants et la tension correspondante et l'on sait que, dans un circuit dont les tensions sont équilibrées, les courants étant quelconques, cos cpd repré sente le cos <B>(p</B> .du circuit. En un mot, l'appa reil pourra être gradué en cos cp.
Phasemeter for unbalanced polyphase circuits. Turning iron phasemeters are built for two-phase or three-phase circuits, in which the iron has the shape of a Z, the body of which is approximately parallel to the axis of rotation of the moving assembly, while the arms are perpendicular to the axis.
The iron is magnetized by a fixed coil, the axis of which merges with the axis of rotation of the mobile equipment, while its winding is usually traversed by a current proportional to one of the voltages of the circuit of which one measure the cos cp. On the other hand, two other coils - in two-phase circuits - or three - in three-phase circuits - making angles of n / 2 or 2 n / 3 respectively,
usually traversed by the currents of the circuit or by currents proportional to them produce a radial rotating magnetic field. The action of this field on the magnetic iron gives it a position which depends on cos 9p.
This type of phasemeter has the advantage of allowing a scale of 360 and the reduction of the mechanical torque to friction, which can be made completely non-slip, especially as the mobile equipment can be lighter. than that of others. types of phasemeters.
But the device thus produced, like most current phasemeters, is only suitable for the case where the voltages and currents are balanced.
We know that the tensions are. practically balanced, whereas currents are generally not; the device, in this case, gives an incorrectly defined: cos <B> 99 </B>.
If we feed the coil which magnetizes the iron with one of the currents of the circuit and the other coils with proportional currents and in phase with the voltages, the phasemeter measures the phase shift of the current used with respect to the voltage. corresponding or relative to another suitable voltage. But it is possible, with .two or three integral rotating irons and an appropriate number of fixed coils, to construct a phasemeter measuring the cos (p mean of a two-phase or three-phase circuit. In French patent no. 597582 of May 4, 1925, we have indicated, for example, a solution to this problem.
The present invention aims at a simpler solution, using a mobile unit with two or three irons, magnetized by fixed coils, the set of irons moving in a magnetic field produced by a set of coils established for this purpose.
When the phasemeter must be used to measure the mean cos <p. Of a two-phase circuit, the apparatus may have two irons, magnetized by two coils traversed by currents proportional to the voltages and moving in the magnetic field produced by two coils practically identical from the electrical point of view, traversed by the currents, these coils having their axes perpendicular to each other and perpendicular to the axis of rotation .des irons.
In a three-phase circuit, it is possible to employ three integral mobile irons, magnetized by three practically identical coils, traversed by currents proportional to three voltages of the three-phase circuit, these irons moving in the magnetic field produced by three practically identical coils; the axes of which are perpendicular to the axis of rotation of the mobile assembly form angles of 120 between them. These coils can be traversed by the three currents of the circuits or by proportional currents.
We can reduce the number of irons to two and also to two the number of coils which magnetize them, by transforming the three-phase voltage set into a two-phase set, using Scott transformers or auto-transformers or other equivalent devices. .
Similarly, the number of field-producing coils can be reduced to two, by transforming the three-phase current assembly into an equivalent two-phase system. On the contrary, for the regularity of the scale of the apparatus, it may be advantageous to multiply the number of coils by making. a winding similar to the stator of an induction motor.
Figs. 1 and 2 of the schematic drawing, given by way of example, represent a phasemeter for three-phase circuits produced according to the invention, with two irons at <B> 90 '</B> with two coils traversed by currents proportional to two two-phase voltages obtained, for example, as shown in fig. -3, via a transform-. Speaker Scott, the magnetic field in which the irons move. being obtained by means of three coils traversed by the currents.
In fig. 1, which represents a section along the axis -du phasemeter and FIG. 2 which is a partial plan view, Fi, F'i and F2, F'2 represent the arms or pallets of two Z-shaped irons whose bodies are formed of iron tubes Ci, C2 surrounding the axis of rotation of the mobile crew; b, b 'are two coils which magnetize the irons; Bi, B2, Ba are three coils which produce the magnetic field in which the irons move;
D is a metallic disc (generally copper or aluminum) fixed on the axis of the moving assembly and moving in the air gap of a magnet <I> A; </I> Ai is the indicator needle ; <I> c, </I> c 'are -Balancing counterweights, fixed like the needle on said axis; S is the base of the appliance; q are pillars used to support the dial and the cover; g is the dial bearing the graduation;
E and F are iron parts which surround the entire phasemeter winding, in order to reduce the influence of external magnetic fields and, in particular, those of magnet A.
Fig. 3 gives the diagram of the assembly on a three-phase circuit ,, of the phasemeter described. In this figure, 1, 2, â are the line wires, <I> Ti, </I> T2, Ta the secondaries of three current transformers, <I> p, p '</I> the primary and s, s 'the secondaries of two voltage transformers <I> T </I> and <I> T', </I> pi and p2, si and s2 the primaries and secondaries of a Scott system transformer & <I> b </I> and <I> b '</I> the two coils which magnetize the irons of the mobile team, <I> Bi,
</I> B2, Ba the three coils which produce the magnetic -field.
The operation of the phasemeter is easy to understand. For simplicity, the balanced voltages supplying the coils which magnetize the irons (b, b ', fig. 3) will be sup posed after transformation into two-phase. Each iron is subjected to an alternatively decomposable magnetization -in two magnetizations rotating with respect to the iron with the speed w equal to the pulsation of the voltages, and in two opposite directions. In other words, each iron is equivalent to two magnets rotating in opposite directions to each other: the magnetic moment .of each .of these magnets is proportional to the effective value U of the voltages.
The set of currents being assumed to be unbalanced, gives rise, passing through the three fixed coils Bi, B2, Bs of FIG. 3, with two magnetic fields rotating in opposite directions, one proportional to the forward current component 1d, the other to the reverse component h.
For each iron, the action of a rotating field on the magnetization which turns in the opposite direction gives an average torque of zero; on the other hand, the action on the field which turns in the same direction gives a constant torque.
If ed is the angle which the magnetic field produced by the direct component of the currents makes with the magnetization which rotates in the same direction, the torque of the rotating field produced by Id on the magnetization of any one irons, turning in the same direction, will be proportional to U. Id. Sin <B> 19d. </B> the two couples being equal. On the other hand, the two couples resulting from the action on the two bars of the reverse field are equal and of opposite signs.
each being proportional <I> to U. </I> I; <I>. </I> sin 0; (D - angle made by the field produced by the inverse component of the currents with the magnetization rotating in the same direction of one of the irons).
The resulting torque is therefore proportion nel <I> to U. Id. </I> sin <B> 19.1 </B> and, as there is no antagonistic decoupling, the irons take the position for which Od -_- = 0.
Now, Od depends on the phase shift q9d between the direct component of one of the currents and the corresponding voltage and we know that, in a circuit whose voltages are balanced, the currents being any, cos cpd represents the cos <B> (p </B>. of the circuit. In a word, the device can be graduated in cos cp.