Dispositif de protection de transformateurs. Dans les dispositifs de protection diffé rentielle des transformateurs de puissance, il est connu d'utiliser les courants d'harmo niques élevés qui prennent naissance au mo ment de l'enclenchement, pour empêcher le fonctionnement intempestif des relais de pro tection sous l'action du déséquilibre transi toire consécutif à l'enclenchement.
Le dispositif de protection suivant l'in vention comprend un relais électrodynamique à fer dont l'élément moteur, formé d'un cadre mobile en série avec au moins un enroule ment fixe d'un même circuit magnétique, est disposé pour être alimenté par un courant fonction d'un courant différentiel, tandis qu'un élément antagoniste, à fer doux, asso cié à l'élément moteur, comporte trois enrou lements dont deux au moins sont disposés pour être alimentés par des courants propor tionnels à ceux qui traversent les enroule ments du transformateur à protéger.
Les enroulements de l'élément antago- niste peuvent être montés sur trois noyaux magnétiques, ayant une culasse commune, dont les dimensions sont telles que par suite de la saturation, les influences mutuelles entre les enroulements soient négligeables.
La suppression des fonctionnements in tempestifs, lors de l'enclenchement du trans formateur à protéger, peut être obtenue au moyen d'un condensateur monté en parallèle avec l'enroulement fixe de l'élément moteur et ajusté de façon que le couple moteur soit influencé par la fréquence et change de signe pour une fréquence comprise entre la fréquence nominale du transformateur et le double de celle-ci.
La composante continue peut être écoulée dans une bobine à très faible résistance, en dérivation sur l'ensemble des deux enroule ments de l'élément moteur:; cette bobine op pose, par contre, une grande réactance aux courants dont la fréquence est égale ou supé- rieure à la fréquence nominale dit transfor- inaleur à protéger.
Il est. avantageux d'alimenter le lotit ii l'aide d'un transformateur de courant. mais et- mode d'alimentation n'est pas limii:atif des possibilités de l'invention.
Les fig. 1 et \? du dessin annexé repré- sentent. à titre d'exemple, une forme d'exé- cution (le l'objet de l'invention, en combinai- son avec un filtre:
Les fi--. 3 et 4 donnent des sebénias. L'élément moteur du relais comporte un cadre mobile 1. en bakélite moulée suppor tant un bobinage ?: ce cadre fixé sur un axe 3 à. pivots se déplace dans l'entrefer d'un circuit magnétique feuilleté 4 qui Sup porte deux bobines 5 et G branchées en pa rallèle.
L'élément antagoniste associé à l'élénicitt moteur comporte une partie mobile 7 en acier doux, fixée également sur l'axe 3, ayant la forme d'une étoile à trois branches écartées de 1.2t1 , et un circuit magnétique 8 en tôles feuilletées: ce dernier a la forme d'un hexa gone irrégulier avec trois noyaux polaires J. l(), 11 dirigés vers le centre de symétrie sui- vaut trois axes à 120 ". Chacun de ces noyaux porte un bobinage 12, 13, 14.
Les dimensions du fer mobile et du J'ci- fixe sont. telles que l'ensemble obtenu se comporte très sensiblement comme un système à trois éléments mobiles indépendants calés sur le même axe 3.
On peut donc (fig. l), en alimentant chacune des trois bobines<B>12,</B> 13, 14 par un courant proportionnel au courant circulant dans chacun des enroulements 1;>, 16, 17 d'un transformateur d'échange entre trois sources d'énergie, obtenir du relais un fonctionnement suivant une caractéristique dite à pourcentage.
Le terme "caractéristique à pourcentage" ou "relais à pourcentage" peut s'expliquer de la, manière suivante: Dans les relais différentiels, le couple ae- tif est proportionnel à la différence de deux courants (qui seront, par exemple, les deux courants passant aux extrémités de l'élément: de circuit ou de machine à protéger), tandis (lire le couple antagoniste peut être constant (relais<B>Î Ï,</B> de courant) ou fonction croissante de l'un des deux courant.
Le premier type de relais fonctionne lors que la différence des courants dépasse une cer- taine valeur. On admet que cette différence; provient du défaut, lorsque celui-ci se pro duit à l'intérieur de l'élément à protéger, lait- (lis qu'elle devrait être égale à zéro lorsqu'un défaut se produit à l'extérieur de cet élément.
Dans la. pratique. le relais est alimenté par (les transformateurs de mesure de coiri-arils, (lui ne peuvent être parfaitement identiques. II en résulte que, même sans aucun défaut dans l'élément à protéger, un léger courant pisse dans le relais, provenant, de la non- identité des transformateurs de courant.
Cette différence petit devenir suffisamment grande, lors d'un court-circuit extérieur ait tronçon protégé, et amener un fonctionnement intem pestif du relais. Si l'on veut éviter cet irae iit- vénient avec un relais à maximum de courant il faut réduire la sensibilité, dans des limites inadmissibles.
Une meilleure solution consiste à rempla- cer le couple antagoniste, par un autre qui croît avec les courants dont on fait la diffé- rence.
Dans ce cas, la sensibilité du relais décroît automatiquement lorsque les deux courants augmentent. T )e tels relais fonctionnent pra tiquement lorsque le courant de défaut (dif férence des deux courants) prend une valeur correspondant ii, un pourcentage déterminé du ou des courants principaux, d'où le nom<B>de</B> relais de pourcentage donné à ce type de re- relais.
La disposition des parties de l'exemple re présenté est applicable également à, un traits- formateur de puissance à deux enroulements: il suffit pour cela, soit d'alimenter une des bobines de l'élément antagoniste par un cou rant proportionnel au courant dans le pri maire du transformateur de puissance;
et une autre bobine par un courant proportionnel au courant secondaire, en laissant la troisième bobine non-connectée, soit de connecter deux bobines quelconques en parallèle (fig. 4), et de les alimenter par un courant proportion- nel au courant secondaire (ou primaire), la troisième bobine étant alors alimentée par un courant proportionnel au courant primaire ou secondaire).
Le dispositif de contact comporte une pièce de contact fige 18, constituée par une pointe montée sur une platine isolante, et une pièce de contact mobile 19, constituée par deux contrelames, portant une lame à l'extré mité de laquelle est rivée une pastille mé tallique que le mouvement de rotation .de l'équipage vient appliquer sur la pointe de la pièce de contact fixe.
La pièce de contact mobile 19 est montée sur un bloc isolant 20, servant en même temps de support à une palette 21; celle-ci se déplace normalement dans l'entrefer d'un ai mant 22 produisant un champ très intense.
L'ensemble "contact-palette-bloc isolant" est monté sur l'axe 3 dont il est rendu soli daire par un jeu de lames élastiques non- représentées sur la fig. 1.
La forme d'exécution représentée est en core combinée avec un filtre approprié peur le courant ou l'ensemble des courants agissant sur l'élément moteur décrit ci-dessus.
Ce filtre comporte un transformateur 23, une self-inductance 24 et une capacité 25. Le primaire du transformateur 28 comportant trois prises (fig 2), afin d'obtenir trois va leurs de pourcentage, est alimenté par le cou rant différentiel; son secondaire est branché aux bornes du circuit comprenant en série les inducteurs 5 et 6 et le cadre 2 de l'élément moteur.
La self-inductance 24 est montée directe ment aux bornes du secondaire du transfor mateur 23; ses dimensions sont telles que son impédance pour la fréquence fondamentale soit grande par rapport @à l'impédance des enroulements de l'élément moteur du relais et que sa résistance soit faible par rapport à celle de l'élément moteur.
Son rôle est d'éliminer, lors de l'enclen chement du transformateur de puissance, l'influence de la composante continue qui tend @à actionner l'équipage du relais dans le sens de la fermeture des contacts.
La capacité 25 est branchée aux bornes des inducteurs 5 et 6 du circuit moteur; elle est ajustée à une valeur telle que le relais ait un couple dans le sens de la fermeture du contact quand le filtre est alimenté par un courant à la fréquence fondamentale, et un couple en sens inverse quand l'alimentation est faite par un courant à fréquence supé rieure ou égale au double de la fréquence fondamentale.
La capacité et le cadre du relais sont res pectivement protégés contre les surtensions transitoires par deux lampes au néon 26 et 27.
La fig. 2 montre l'ensemble de l'appareil monté dans deux boîtiers indépendants, celui de gauche représentant le relais proprement dit, et celui de droite l'ensemble formé par le transformateur de réglage 23, la bobine <B>de</B> réactance 24, le condensateur 25 et les lampes de protection 26 et 27, le primaire du transformateur 23 comportant trois prises pour permettre trois réglages de pourcentage. Les différents éléments portent d'ailleurs les mêmes références que dans la fig. 1.
La, fig. 3 est un schéma simplifié du dis positif et la fig. 4 une variante pour l'em ploi en monophasé, la troisième bobine du transformateur étant connectée en parallèle avec la deuxième.
Dans ce qui suit, on décrit d'une manière plus spécifique le rôle que joue le condensa teur 25.
Dans la période transitoire, lors de la fer meture du circuit primaire d'un transforma teur de puissance, il apparaît dans le circuit non seulement une composante continue (ou plutôt unidirectionnelle décroissante), mais aussi .des harmoniques deux et trois. La bo bine de réactance 24 sert à réduire la valeur <B>du</B> courant continu dans les enroulements du relais, tandis que le condensateur 25 est ré glé de façon que le couple actif produit dans le relais par les harmoniques 2 et 3 (principa lement par l'harmonique 2), soit de signe con traire à celui produit par le terme principal.
Par exemple, si le courant qui traverse le relais en régime normal est de fréquence 50, le couple actif (provenant de l'action des bo bines fixes 5 et 6 sur le cadre mobile ?) ten dra, à fermer le contact 18, 19, tandis qu'un courant de fréquence 2 X 50 = 100 produira un. couple de sens contraire qui tendra. à, ou vrir le contact.