Dispositif de protection et de commande d'une installation triphasée On connaît déjà, pour les lignes de distribution triphasées, des dispositifs de protection contre le manque de tension sur une phase ou l'inversion de l'ordre de succession des tensions de phase, dispo sitifs qui comprennent des circuits déphaseurs mon tés entre les phases de la ligne et destinés à fournir une tension composée agissant sur un détecteur sen sible à la tension qui commande l'arrivée du courant dans une installation alimentée par la ligne.
La présente invention a pour objet un dispositif de protection et de commande d'une installation tri phasée qui présente l'avantage de fournir, lorsque les tensions sont toutes actives et se succèdent dans l'ordre normal, une tension composée très supérieure à la tension entre phases de la ligne et, au contraire, lorsque l'ordre de succession des tensions de phase est inversé ou qu'une phase est rompue, une tension nulle ou pratiquement nulle.
Selon l'invention, ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un réseau déphaseur constitué par un autotransformateur dont une extrémité est con nectée à une première phase de la ligne et une prise intermédiaire à une résistance dont l'autre extrémité est raccordée à une seconde phase de la ligne, un diviseur de tension étant connecté entre la troisième phase et l'autre extrémité de l'auto-transformateur, tandis que le trajet anode-cathode d'un thyratron, disposé en série avec l'enroulement d'un relais com mandant l'alimentation de l'installation, est monté entre la seconde et la troisième phases, une prise dudit diviseur de tension étant reliée à une anode auxiliaire de ce thyratron.
Un tel dispositif permet le fonctionnement de l'installation lorsque l'ordre de succession des ten sions de phase est normal et l'interdit lorsqu'il est inversé. Cependant, avec un tel dispositif, il est possible d'asservir le fonctionnement de l'installation à des conditions arbitraires supplémentaires, même lorsque l'ordre de succession des tensions de phase est nor mal, en ajustant la valeur de la tension de la prise du diviseur de tension qui, envoyée sur l'anode auxi liaire, assure l'allumage du thyratron.
Il n'est cependant pas possible, sans perturber le fonctionnement du dispositif, étant donné la forte impédance que doit avoir ce diviseur de tension, d'effectuer des branchements ou des montages en shunt.
Pour faire varier la tension de la prise, ce divi seur de tension peut être formé par au moins une inductance montée en série dans ledit diviseur, induc tance qui, jouant le rôle du primaire d'un transfor mateur, est couplée à au moins un enroulement secondaire comportant un faible nombre de tours et qui peut être fermé sur lui-même au moyen d'un organe de connexion électrique commandé par une grandeur physique extérieure.
L'impédance d'un primaire de transformateur étant très forte si le secondaire est en circuit ouvert, mais s'abaissant considérablement lorsque le secon daire est court-circuité, il est ainsi possible de faire varier dans de larges limites l'impédance des parties du diviseur de tension et, par conséquent, la tension de la prise de raccordement à l'anode auxiliaire du thyratron, par des conditions de contact fermé ou de contact ouvert.
Ce montage trouve, en particulier, son applica tion dans des installations de pompage alimentées en courant triphasé, dans lesquelles le fonctionnement des pompes ne doit avoir lieu tout d'abord que si toutes les phases sont alimentées et dans l'ordre correct (afin d'éviter le désamorçage des pompes par leur rotation en sens inverse du sens normal) et, ensuite, aux deux conditions complémentaires sui vantes, à savoir que le réservoir en charge où le liquide est déversé soit pratiquement vide et que le puits d'alimentation où le liquide est prélevé soit plein.
Lorsque ce liquide est de l'eau, le court-circuitage pratique des enroulements secondaires peut être faci lement obtenu par les variations du niveau de cette eau à l'aide d'électrodes fixes disposées tant dans le puits que dans le réservoir.
On remarquera que les tensions induites dans les secondaires, étant donné le faible nombre de spires de ceux-ci, sont très faibles, ce qui met les utilisa teurs à l'abri de tout risque et, de plus, que les résis tances d'isolement, qui sont toujours supérieures à la faible résistance du court-circuit, sont pratique ment sans importance.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution de l'objet de l'invention. La fig. 1 est le schéma d'un réseau déphaseur. La fig. 2 est un diagramme vectoriel explicatif de la fig. 1.
La fig. 3 est le schéma d'un dispositif de protec tion et de commande.
La fig. 4 représente un dispositif de protection et de commande d'une installation de pompage. La fig. 5 est une variante partielle du dispositif montré par la fig. 4.
Sur les fig. 1 et 3, une ligne de distribution de courant triphasé passe par les trois bornes A, B, C. Pour la clarté de ces schémas, ces trois bornes ont été disposées en triangle équilatéral, c'est-à-dire que leur disposition sur ces deux figures est une image du diagramme vectoriel des tensions appliquées à ces trois bornes lorsque l'ordre de succession des tensions de ces trois phases est normal. Ce dia gramme est répété sous la forme du triangle <I>a b c</I> sur la fig. 2.
La tension entre A et B correspond au vecteur ba, la tension entre B et C au vecteur cb et la tension entre C et A au vecteur a c.
De plus, sur les fia. 1 et 3, les éléments du dispo sitif ont aussi été orientés de façon que leur position corresponde à la direction des vecteurs-tension qui leur sont appliqués.
Sur la fig. 1, à la borne A est connectée l'extré mité d'un autotransformateur 1 comportant une prise intermédiaire M. Cette prise est raccordée à la borne B par l'intermédiaire d'une résistance 2. Entre les bornes A et B, est ainsi établi un réseau déphaseur comprenant en série la réactance selfique 1a et la résistance 2.
Si l'on admet que la réactance selfique est pratiquement pure, le point m représentatif sur le diagramme de la fig. 2 de la tension en M, est situé sur le demi-cercle 3 qui est extérieur au triangle <I>a b c,</I> étant donné que la tension dans la réactance 1a est décalée en avant par rapport à la tension dans la résistance 2.
Cependant, les tensions qui règnent en des points de la partie 1 b de l'auto-transformateur qui prolonge la partie la, sont supérieures à la tension m et en phase avec celle-ci, c'est-à-dire que les points repré sentatifs de c<U>es</U> tensions sont situés sur la droite d qui prolonge<I>am</I> au-delà du demi-cercle 3.
Il est facile de voir que si l'on choisit la valeur R de la résistance 2 égale à
EMI0002.0045
en appelant L la self-induction de la partie la du transformateur et si, en outre, la prise M est le milieu de celui-ci (c'est- à-dire que les self-inductions la et lb sont égales), le point p, représentatif de la tension en P, est symé trique du point c par rapport à la droite<I>ab.</I>
De la sorte, lorsque les tensions de phase se suc cèdent dans l'ordre normal <I>a b c,</I> la tension entre C et P est égale à p, soit
EMI0002.0054
en appelant U la tension entre phases, tandis que lorsque l'ordre des tensions de phase est inversé, ces dernières peuvent être représentées par le triangle<I>â c b,</I> symétrique du triangle<I>a b c,</I> de telle sorte que le point p, qui a conservé sa position relative par rapport au vecteur ba, venu en bru <I>,</I> vient en p1 et est confondu avec le point c.
Autrement dit, lorsque l'ordre des tensions de phase s'inverse, la tension entre les points<I>c et p</I> passe de la valeur
EMI0002.0059
à zéro.
De plus, en cas de manque de tension sur une quelconque des phases A B C (conducteur de ligne interrompu), on voit sans peine que la tension entre C et P est très diminuée.
En pratique, comme le montre la fig. 3, il y a intérêt, pour tenir compte du fait que la réactance de l'auto-transformateur n'est pas pure, à choisir la position de sa prise intermédiaire M plus voisine de A que de P. La partie 1 a peut être environ le tiers de l'auto-transformateur 1 ; étant donné que la réac- tance selfique présente une résistance ohmique non négligeable, l'angle a que forment les tensions m et b est en effet obtus et non droit.
Les montages montrés par les fig. 1 et 3 four nissent une tension p qui est, non seulement supé rieure à la tension entre phases, mais qui, en outre, est décalée en avant par rapport à la tension b.
Cette tension p, ou une fraction de celle-ci, est donc particulièrement appropriée pour la commande d'un thyratron dont le trajet anode-cathode est en série entre les phases C et B. Le montage est repré senté sur la fig. 3.
Entre les points C et P, est monté un diviseur de tension. Ce diviseur de tension est essentiellement constitué par le montage en série de deux impédances selfiques. Chacune d'elles comprend un enroulement primaire à très grand nombre de tours, respective ment 8 et 9, et un secondaire à très petit nombre de tours et faible résistance, respectivement 10 et 11.
Pour faciliter le réglage de la tension prélevée sur ce diviseur, le primaire 9 est shunté par un potentiomètre 12 duquel est prélevée, en 13a, une tension appliquée par une résistance 13 à l'anode auxiliaire 14 d'un thyratron 15.
Le trajet entre la cathode 16 et l'anode 17 de ce thyratron est monté en série, entre les bornes C et B, avec l'enroulement 18 d'un relais shunté par un redresseur 19. La tension prélevée du potentiomètre 12 est, en outre, appliquée entre l'anode auxiliaire et la cathode du thyratron aux bornes d'un conden sateur 20.
Entre les bornes C et B, est également monté un contacteur 21 de commande de l'installation protégée, dans le circuit duquel est disposé un bouton-pous- soir de commande 22 et un contact de travail 23 commandé par le relais 18.
Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante Lorsqu'une tension suffisante est appliquée à l'anode auxiliaire 14, le thyratron s'amorce et l'une des séries d'alternances de la tension régnant entre les bornes B et C passe dans le relais 18. Grâce au redresseur 19, l'excitation de ce relais est entre tenue et celui-ci ferme le contact 23, ce qui permet, par la man#uvre du bouton 22, de commander l'installation.
Si les tensions de phase sont dans l'ordre inverse ou bien si l'une des phases est interrompue, la tension est négligeable ou nulle entre les points C et P et aucune tension d'amorçage ne peut parvenir à l'anode auxiliaire 14.
Dans la forme d'exécution représentée où le diviseur de tension est inductif, l'impédance du pri maire 8, lorsque le secondaire 10 est ouvert, est telle que la chute de tension dans ce primaire, même lorsque la tension p a sa valeur maximum, réduit la tension à la prise 13a au point que cette tension est insuffisante pour amorcer le thyratron.
Cependant si, grâce à l'interrupteur 24, on court-circuite le secondaire 10, l'impédance selfique du primaire 8 s'abaisse, de sorte que la tension à la prise 13a augmente et qu'un amorçage du thy- ratron devient possible. Le fonctionnement de l'ins tallation peut être ainsi déclenché par une condi tion : contact 24 fermé.
Inversement, l'impédance selfique du primaire 9 est grande lorsque le secondaire 11 n'est pas court-circuité, de sorte qu'une différence de potentiel appréciable, susceptible d'amorcer le thyratron, règne entre les points C et 13a. Mais si, au moyen de l'interrupteur 25, on court-circuite le secondaire 11, cette impédance s'abaisse, de sorte que la dif férence de potentiel entre ces points est insuffisante pour l'amorçage du thyratron. Le fonctionnement de l'installation peut ainsi dépendre d'une condition contact 25 ouvert.
Outre une correcte succession de l'ordre des tensions de phase, l'amorçage du thyratron, c'est-à- dire la mise en marche de l'installation, n'est donc possible que si, d'une part, l'interrupteur 24 est fermé et, d'autre part, si l'interrupteur 25 est ouvert. De nombreux dispositifs de régulation peuvent agir sur ces interrupteurs, par exemple des disposi tifs sensibles à la température, à la pression, etc..., ou même des dispositifs dépendant du temps, tels que des horloges.
De plus., plusieurs secondaires tels que 10 et 11 peuvent être couplés respective ment aux primaires 8 et 9.
On remarquera, en outre, que l'impédance du secondaire, vue des bornes du primaire, étant égale à la valeur de cette impédance secondaire divisée par le carré du rapport de transformation,
il n'est pas nécessaire d'établir un court-circuit franc entre les bornes du secondaire pour réduire considérable- ment l'impédance aux bornes du primaire. On peut se contenter de fermer le secondaire sur une impédance relativement forte, puisque le rapport de transformation est élevé, étant donné le petit nombre de tours des secondaires.
Un dispositif tel que décrit à la fig. 3 pour la protection et la commande d'une installation de pompage est représenté sur la fig. 4.
Cette installation comprend une pompe 26 aspi rant l'eau d'un puits 27 pour la refouler dans un réservoir en charge 28. Cette pompe est entrainée par un moteur triphasé 29 qui est raccordé à la ligne L, L2 L3 par l'intermédiaire des bras de contact 30 du contacteur 21.
Dans le puits 27 sont suspendues, en position fixe, une électrode supérieure 31 qui est directement reliée à une des extrémités du secondaire 10, et une électrode inférieure 32 qui est reliée à cette même extrémité du secondaire 10 par l'intermédiaire d'un contact de travail 33 du relais 18.
Dans le réservoir 28, sont disposées également deux électrodes: une électrode supérieure 34 reliée directement à l'une des extrémités du secondaire 11 et une électrode inférieure 35 reliée à cette même extrémité par l'intermédiaire d'un contact auxiliaire de repos 36 du contacteur 21.
Les deux autres extrémités des secondaires 10 et 11 sont interconnectées et reliées à la terre par un conducteur 37, le réservoir 28 étant également mis à la terre par le conducteur 38.
Le secondaire 10 est toujours fermé sur lui- même si l'eau, dans le puits, dépasse le niveau de l'électrode 31, et il sera en circuit ouvert si, dans ce puits, l'eau descend au-dessous de l'électrode 32.
De même, le secondaire 11 est toujours fermé sur lui-même lorsque l'eau, dans le réservoir 28, atteint l'électrode 34, et ne s'abaisse pas au-dessous de Pélectrode 35 tant que le contacteur 21 n'est pas excité et que la pompe est au repos.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant Tant qu'il reste suffisamment d'eau dans le réservoir 28 pour immerger l'électrode 35, le secon daire 11 se trouve court-circuité, car le contacteur 21 n'étant pas excité, le court-circuit passe alors par le contact de repos 36.
Dès que le niveau de l'eau s'abaisse au-dessous de l'électrode 35, le court-circuit du secondaire 11 disparaît mais, toutefois, le thyratron ne peut s'amorcer que si 1e secondaire 10 est alors court- circuité, c'est-à-dire si l'eau s'élève à un niveau suf fisant pour immerger, dans le puits 27, l'élec trode 31.
En supposant ces deux conditions réalisées, le thyratron s'amorce et la pompe se met en marche à condition qu'à ce moment, sur la ligne L, L. L3, l'ordre de succession des tensions de phase soit cor rect, c'est-à-dire que cette pompe tourne dans le sens qui élève l'eau du puits vers le réservoir.
Si cette condition est réalisée, le contacteur 21 se ferme effectivement et la pompe se met en marche.
A la mise en marche, le contact 33 s'est fermé et le contact 36 s'est ouvert. De ce fait, la montée de l'eau dans le réservoir 28 ne court-circuitera à nouveau le secondaire 11 que lorsque le niveau de cette eau aura atteint l'électrode supérieure 34 du réservoir, ce qui, comme il a été expliqué en regard de la fig. 3, arrête l'installation par désamorçage du thyratron.
En même temps, la fermeture du contact 33 maintient le court-circuit du secondaire 10 tant que l'eau ne descend pas au-dessous de l'électrode 32 dans le puits 27. Si le puits se vide, le court-circuit du secondaire 10 cesse et l'impédance du primaire 8 reprenant sa valeur élevée, le thyratron se désa morce.
Finalement, l'installation s'arrête, soit lorsque l'eau s'élève dans le réservoir jusqu'à l'électrode 34, soit lorsque l'eau s'abaisse dans le puits jusqu'à l'électrode 32.
On voit donc que le fonctionnement de l'installa tion est simultanément asservi aux trois conditions 1) Alimentation correcte du moteur, c'est-à-dire courant sur les trois phases let succession cor recte des tensions de phase qui assure la rota tion de la pompe dans le sens convenable ; 2) Absence d'eau dans le réservoir; 3) Présence d'eau dans le puits.
Dans ce dispositif, la mise à la terre par le conducteur 37 d'un point commun aux secondaires 10 et 11 met à l'abri l'installation contre les défauts d'isolement des conducteurs reliant les autres extré mités de ces secondaires aux électrodes.
En effet, la résistance liquide qui court-circuite ces secondaires est de l'ordre de quelques centaines à quelques milliers d'ohms, alors qu'il faudrait un isolement très défectueux pour que les résistances de mise à la terre de ces secondaires s'abaissent jus qu'à 20 000 ohms par exemple. Une telle résistance, vue du côté primaire des transformateurs, est insuf fisante pour provoquer un abaissement des impé dances selfiques jusqu'aux valeurs qui assurent le fonctionnement du dispositif.
On peut toutefois faire à l'installation montrée sur la fig. 4 l'objection suivante L'arrêt de l'installation est obtenu par la mise à la terre de l'électrode 34, de sorte qu'une coupure de la ligne qui relie cette électrode au transforma teur 11 peut provoquer un débordement du réser voir, étant donné qu'une telle coupure n'empêche pas le démarrage de l'installation.
En conséquence, si la ligne qui relie les électro des du réservoir 28 au secondaire 11 est mal pro tégée contre les risques de rupture, on peut rem placer le dispositif de la fig. 4 par celui que représente la fig. 5.
Dans ce dispositif qui, dans ses grandes lignes, est analogue à celui de la fig. 4, le réservoir 28 est pourvu d'un flotteur 39 qui, par une transmission mécanique 40, commande un contact 41 inséré dans le conducteur d'arrivée au secondaire 10. Le secon daire 11 est supprimé.
Lorsque l'eau baisse dans le réservoir, le contact 41 se ferme, ce qui, à condition que l'électrode 31 soit immergée dans le puits, court-circuite le secon daire 10, et met en marche l'installation. Le réser voir se remplit et la montée de son flotteur rouvre le contact 41, ce qui désamorce le thyratron et arrête l'installation.
Comme précédemment si, entretemps, l'eau du puits s'est abaissée au-dessous de l'électrode 32, le court-circuit du secondaire 10 est supprimé et l'ins tallation ,s'arrête également.
Dans les formes d'exécution montrées par les fig. 4 et 5, le liquide pompé est conducteur, ce qui permet d'utiliser ce liquide lui-même pour fermer les secondaires 10 et 11. Lorsque le liquide n'est pas conducteur, les électrodes peuvent être rempla cées par des interrupteurs dont les positions corres pondent à celles des électrodes 31, 32, 34, 35 et qui comportent un flotteur assurant leur fermeture lorsque ces interrupteurs, sont immergés.
Dans ce cas, les extrémités mises à la terre des secondaires 10 et 11 aboutissent aussi à ces inter rupteurs. Cependant, il y a intérêt, pour la sécurité des usagers, à maintenir la connexion de terre du n#ud de liaison des deux secondaires 10 et<B>Il.</B>