Dispositif de télémesure sans retard
On connaît des dispositifs dans lesquels une grandeur est transformée en un courant continu proportionnel à la valeur de ladite grandeur ou à une fonction de cette valeur.
Ces dispositifs sont constitués par un appareil de mesure de la grandeur, sans couple antagoniste mécanique et dont l'équipage mobile est solidaire du cadre mobile d'un galvanomètre qui produit un couple antagoniste lorsqu'il est parcouru par un courant continu. Ce courant (qui pourra être mesuré facilement à distance par un ampèremètre gradué en fonction de la grandeur à mesurer) est fourni par une source appropriée et est réglé automatiquement à l'aide de l'organe mobile d'un régulateur monté sur le même arbre que les deux équipages mobiles susmentionnés. Cet organe mobile peut être soit l'enroulement secondaire d'une bobine d'induction mutuelle, dont l'enroulement primaire fixe est alimenté en courant alternatif, soit l'armature mobile d'un condensateur, dont l'armature fixe est alimentée par un générateur à courant de haute fréquence.
Ces dispositifs présentent l'inconvénient que, lors d'une variation brusque de la grandeur à mesurer, leurs indications ne peuvent suivre cette variation qu'avec un retard plus ou moins grand. Cela est dû particulièrement à l'inertie mécanique des organes mobiles de ces dispositifs. En effet, par suite de la variation de son couple actif, l'équipage mobile de l'appareil de mesure de la grandeur se déplace pour prendre une nouvelle position d'équilibre qui ne sera atteinte que lorsque l'organe mobile du régulateur, par suite de ce déplacement, aura fait varier le courant continu dans le cadre mobile du galvanomètre jusqu'à ce que le couple antagoniste produit dans cet appareil atteigne la valeur du couple actif.
La présente invention, due à MM. Jacques
Pelpel et Georges Quenouille, a pour but de remédier à cet inconvénient dans la mesure à distance de grandeurs électriques, telles que puissance, tension, courant, en combinant dans les dispositifs susmentionnés deux procédés de télémesure, l'un fonctionnant avec une certaine approximation mais sans retard, le second avec une grande précision mais avec retard, de façon que les erreurs de transformation ou d'indication propres au premier procédé soient corrigées au moyen d'une compensation automatique suivant le deuxième procédé.
Le dispositif de télémesure sans retard de grandeur électrique suivant l'invention comprend des moyens par lesquels on oppose un couple actif produit par l'appareil de mesure de cette grandeur et un couple antagoniste produit par un courant continu proportionnel à la valeur de cette grandeur ou à une fonction de cette grandeur, le déséquilibre entre ces deux couples déplaçant l'organe mobile d'un régulateur. Ce dispositif est caractérisé en ce que les plaques de deux tubes thermo ïoniques montés en opposition sont excitées par une tension proportionnelle à la grandeur que l'on veut télémesurer, et que les grilles de ces tubes sont également excitées par une autre tension proportionnelle à cette grandeur, cette dernière grandeur étant corrigée par une tension auxiliaire fournie par l'organe mobile du régulateur.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, aux fig. 1 et 2, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention. La fig. 1 est relative à un dispositif de télémesure de puissance électrique; la fig. 2 est relative à un dispositif de télémesure de tension.
Sur la fig. 1, A, B, C représentent les trois conducteurs d'un réseau triphasé. La puissance transmise (ou reçue) par ce réseau doit être transformée en courant continu proportionnel.
1 est le wattmètre mesurant cette puissance; 2 est un régulateur d'induction; 3 est un galvanomètre. Le wattmètre 1 comporte deux bobines de courant 11 et 12, respectivement alimenté par les transformateurs de courant 4 et 5, et deux enroulements de tension 13 et 14 respectivement branchés entre les conducteurs A et B, d'une part, et B et C, d'autre part, par l'intermédiaire de résistances 15, 16 et de transformateurs de tension 6, 7. Les enroulements de tension 13, 14 qui constituent l'équipage mobile du wattmètre sont montés sur un arbre 8. Sur ce même arbre sont également montés le cadre mobile 31 du galvanomètre 3 (dont l'aimant fixe est 32) ainsi que le cadre mobile 21 du régulateur d'induction 2, dont l'inducteur fixe 22 est alimenté par le transformateur de tension 7.
Les spiraux d'amenée de courant aux enroulements de tension 13, 14, ainsi qu'aux cadres mobiles 21 et 31, sont dépourvus de couple de torsion.
9 et 10 sont deux tubes thermoïoniques identiques, qui dans l'exemple représenté sont du type penthode. Ces tubes sont montés en opposition, la cathode de l'un étant reliée à l'anode de l'autre et réciproquement.
17 est un transformateur, dont l'enroulement primaire 18 est alimenté par le transformateur de tension 7, et qui possède trois enroulements secondaires 23, 24, 25. 26 est un transformateur dont l'enroulement primaire 27 est connecté aux bornes du cadre mobile 21 du régulateur d'induction 2 et qui comporte deux enroulements secondaires 28 et 29. 33 est un transformateur dont l'enroulement primaire 34 est alimenté en série avec la bobine de courant 12 du wattmètre 1, par le secondaire du transformateur de courant 5. Le transformateur 33 possède deux enroulements secondaires 35 et 36. Les enroulements 23, 28 et 35, connectés en série, sont branchés entre la cathode et la grille de commande du tube 9, par l'intermédiaire d'une résistance 37 aux bornes de laquelle est branché le condensateur 38.
Les enroulements 25, 29 et 36 sont également connectés en série et branchés entre la cathode et la grille de commande du tube 10, par l'intermédiaire d'une résistance 39 aux bornes de laquelle est branché le condensateur 40.
La cathode du tube 9 est reliée à l'anode du tube 10 par le conducteur 41; la cathode du tube 10 est connectée à l'anode du tube 9 par le conducteur 42.
L'enroulement secondaire 24 du transformateur 17 est connecté, d'une part, au conducteur 41 et, d'autre part, au conducteur 42, par l'intermédiaire d'un circuit de filtrage (selfinductance 20 et condensateur 19), du cadre mobile 31 du galvanomètre 3 et de l'appareil récepteur de télémesure 30.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant
Si l'on suppose tout d'abord que les conducteurs A, B, C sont sous tension, mais qu'il n'y circule aucun courant, la tension de polarisation des grilles de commande des tubes 9 et 10 est uniquement due à la tension qui apparaît respectivement aux bornes des secondaires 23 et 25 du transformateur 17. Les secondaires 23 et 25 étant identiques, les deux tubes débitent chacun un courant égal mais de signes contraires dans le circuit 30-31, de sorte que le courant résultant dans ce circuit est nul. Si, par suite de quelque différence dans la constitution des tubes, ceux-ci ne débitent pas le même courant, un faible courant traverse le cadre mobile 31.
Le couple produit par l'action de l'aimant 32 sur le cadre mobile 31 parcouru par ce courant provoque une rotation dans un sens ou dans l'autre de l'arbre 8 qui entraîne le cadre mobile 21 du régulateur d'induction 2 dont l'inducteur est excité par la tension aux bornes du secondaire du transformateur de tension 7. Le primaire 27 du transformateur 26 est alors excité, ce qui produit dans les secondaires 28 et 29 de ce transformateur des tensions induites qui modifient respectivement et en sens inverse la tension de polarisation des grilles de commande des tubes thermoïoniques 9 et 10 jusqu'à ce que le courant dans le cadre mobile 31 du galvanomètre 3 soit nul.
Lorsque les conducteurs A, B, C sont parcourus par des courants, un couple actif prend naissance sur l'équipage mobile 13-14 du wattmètre 1 par suite du champ magnétique produit par les bobines de courant 1 1 et 12. En même temps, le primaire 34 du transformateur 33 étant parcouru par le courant issu du secondaire du transformateur de courant 5, il se produit dans les secondaires 35 et 36 dudit transformateur 33 des tensions induites, fonction de ce courant, qui viennent modifier les tensions de polarisation respective des grilles de commande des tubes thermoïoniques 9 et 10.
Le courant-plaque des tubes dépend alors de la tension-plaque, proportionnelle à la tension U aux bornes du secondaire du transformateur de tension 7, et de la tension-grille, proportionnelle au courant I débité par le secondaire du transformateur de courant 5 et du déphasage de ces deux tensions, qui est pratiquement égal au déphasage de I sur U.
Les grilles de commande de ces tubes étant polarisées sous des tensions différentes, un courant parcourra instantanément le cadre mobile 31 du galvanomètre 3 et l'appareil récepteur 30. I1 se produit instantanément, par l'action de l'aimant 32 sur ce courant qui parcourt le cadre mobile 31, un couple antagoniste qui s'oppose au couple développé par l'équipage mobile 13-14 du wattmètre 1. Si ce courant est proportionnel à la puissance fournie (ou reçue) par les conducteurs A, B,
C, les deux couples, actif et antagoniste, s'équilibrent et l'arbre 8 ne tourne pas. Si ce courant n'est pas tout à fait proportionnel à la puissance, l'arbre 8 tournera légèrement dans un sens ou dans l'autre, puisqu'il y aura prépondérance d'un des deux couples sur l'autre.
Par suite de la déviation du cadre mobile 21 du régulateur d'induction 2, il se produira dans ce cadre une variation de la tension induite qui excite le primaire 27 du transformateur 26, de sorte que les tensions de polarisation respectives des grilles de commande des tubes thermoïoniques 9 et 10 se modifient jusqu'à ce que le courant dans le cadre mobile 31 du galvanomètre 3 et dans l'appareil récepteur 30 soit devenu proportionnel à la puissance.
On voit donc que, d'une part, la majeure partie de la valeur de la puissance à télémesurer est reproduite immédiatement et sans inertie par le courant continu, fourni par les tubes thermoïoniques, qui traverse l'appareil récepteur 30, et que, d'autre part, l'erreur est corrigée par une compensation effectuée automatiquement au moyen d'un régulateur dont l'organe mobile dévie légèrement de sa position d'équilibre par suite de la différence entre le couple actif, proportionnel à la puissance, développé par le wattmètre, et le couple antagoniste, proportionnel au courant continu qui traverse immédiatement l'appareil récepteur 30, développé dans le galvanomètre 3.
Sur la fig. 2, où les mêmes nombres ont la même signification que dans la fig. 1, S désigne la source dont on veut mesurer la tension.
Le wattmètre 1 de la fig. 1 est remplacé par un voltmètre 40, du type électrodynamique, avec ou sans fer, dont l'enroulement fixe 41 et la bobine mobile 42 sont connectés en série avec une résistance 43 aux bornes de ladite source S.
L'inducteur fixe 22 du régulateur d'induction 2, ainsi que le primaire 18 du transformateur 17 et le primaire 34 du transformateur 33, sont branchés aux bornes de la source S.
Ce dispositif ne diffère donc du dispositif représenté sur la fig. 1 que par le remplacement du wattmètre 1 par le voltmètre 40 et par l'alimentation de l'enroulement primaire 34 par une tension proportionnelle à la tension de la source (au lieu d'être proportionnel au courant).
Le fonctionnement de ce dispositif est en tous points analogue à celui du dispositif représenté sur la fig. 1, sauf que le couple actif du voltmètre 40 est proportionnel à U2 (U étant la tension de la source s) et que le courant débité par les tubes 9 et 10 est également proportionnel à U2 puisque les tensions-plaques et les tensions-grilles sont respectivement proportionnelles à U. Dans le cas où l'appareil récepteur 30 est un appareil de mesure à cadre mobile, sa graduation suivra une loi quadratique.
En variante, le régulateur d'induction 2 peut comporter deux cadres mobiles identiques qui sont respectivement branchés en série avec les secondaires 23 et 35, d'une part, 25 et 36, d'autre part, ce qui permet de supprimer le transformateur 26.