Procédé de mesure d'énergie électrique alternative et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé
La présente invention a pour objet un procédé de mesure d'énergie électrique alternative.
De l'expression pour l'énergie électrique alternative
W = S ui. dt il résulte que la mesure de celle-ci consiste à intégrer le produit de la tension par le courant.
Il existe plusieurs méthodes électromécaniques ou électriques, pour effectuer la multiplication de deux valeurs tout en respectant leurs signes. Toutefois, les méthodes électriques connues demandent des circuits très complexes si l'on désire obtenir une précision suffisante.
Il existe cependant une méthode électrique qui permet d'obtenir une précision suffisante par des moyens simples, mais elle présente l'inconvénient de ne pas pouvoir tenir compte du signe des valeurs à multiplier. Cette méthode dite à coïncidence consiste à introduire dans un dispositif multiplieur deux suites d'impulsions rectangulaires modulées en durée, chacune correspondant à une suite de valeurs instantanée de l'une des deux grandeurs à multiplier. Le dispositif ne délivre une impulsion à la sortie que lorsqu'il y a une coïncidence des deux impulsions à l'entrée. Le produit obtenu est représenté par un courant moyen.
L'invention a pour but d'éliminer les inconvénients cités ci-dessus en proposant un procédé suivant lequel on n'a que des grandeurs positives à multiplier, de sorte qu'il est possible d'utiliser la méthode à coïncidence. Ce procédé est caractérisé par le fait que l'on superpose à chacune des deux grandeurs alternatives, la tension et le courant, une grandeur continue ayant une valeur plus grande que la valeur maximum admise de la grandeur alternative, que l'on transforme chacune des deux grandeurs ainsi obtenues en une suite d'impulsions rectangulaires à fréquence de répétition constante, la durée de chacune de ces impulsions correspondant à une valeur instantanée de la grandeur correspondante, les fréquences des deux suites d'impulsions étant dans un rapport irrationnel,
que l'on additionne le produit des deux suites d'impulsions au produit des mêmes suites d'impulsions déphasées, d'un même angle, par rapport aux premières, d'une part, et les produits de la suite d'impulsions correspondant à une grandeur par la suite d'impulsions déphasée correspondant à l'autre grandeur et réciproquement, d'autre part, et par le fait que l'on soustrait la première somme de la seconde et qu'on intègre le résultat de cette soustraction.
L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. Cette installation est caractérisée par le fait qu'elle comprend pour chacune des deux grandeurs alternatives, la tension et le courant, au moins un générateur d'impulsion capable de délivrer des impulsions rectangulaires, à fréquence de répétition constante, modulées en durée suivant des valeurs instantanées de la grandeur alternative, un déphaseur, deux multiplieurs et un sommateur relié à la sortie de ces derniers, la sortie du sommateur étant reliée à l'entrée d'un soustracteur dont la sortie est reliée à un intégrateur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un schéma de principe d'une forme d'exécution de l'installation selon l'invention, ainsi que deux diagrammes explicatifs d'une mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
Les fig. 1 et 2 représentent les diagrammes.
La fig. 3 montre le schéma de principe.
La fig. 4 représente une variante d'une partie du schéma de la fig. 3.
Le procédé que l'on va décrire consiste à superposer à chacune des deux grandeurs alternatives à multiplier, la tension u et le courant i, une grandeur continue, respectivement k1 et k3 (fig. 1 et 2), ayant une valeur plus grande que la valeur maximum admise de la grandeur alternative. On transforme ensuite chacune des grandeurs ainsi obtenues en une suite d'impulsions rectangulaires d'amplitude constante, la durée de chacune de ces impulsions correspondant à une valeur instantanée de la grandeur correspondante. D'autre part, on produit un déphasage de chacune des deux grandeurs ainsi obtenues, par exemple de 1800, de manière à obtenir, à chaque instant, deux valeurs positives pour définir chacune d'elles.
Ce déphasage peut aussi être fait avant la transformation des grandeurs en suites d'impulsions rectangulaires. C'est ce dernier cas qui est représenté aux fig. 1 et 2 pour expliquer le but de la superposition des grandeurs continues et du déphasage.
Comme on le voit aux fig. 1 et 2, la tension u et le courant i peuvent être représentés, à chaque instant, par deux valeurs positives, respectivement a, b et c, d. Ainsi, à l'instant t1 par exemple, la tension u peut être représentée par deux valeurs positives a1 et b1 et le courant i par deux valeurs positives cl et dl. Le déphasage étant en l'occurrence de 1800, on a a = kl + u, b = k3-u et c = k2 + i, d = k2-i d'où a-b = 2u et c-d = 2i ou u=1/2(a-b) et i=1/2(c-d)
L'expression pour l'énergie électrique W=I lui.
dut peut par conséquent s'écrire
EMI2.1
ou encore
EMI2.2
On a donc à multiplier les valeurs a, b, c et d qui sont toutes positives et le seront dans tous les cas. La multiplication est obtenue par la méthode de coïncidence connue. L'addition et l'intégration sont obtenues par des méthodes connues.
I1 est à remarquer qu'en cas d'un angle de déphasage autre que 1800, seule la constante devant l'intégral change de valeur.
L'installation que l'on va décrire sert à effectuer les opérations susmentionnées; elle comprend une source continue, non représentée, délivrant une tension et un courant continus ayant des valeurs plus grandes que les amplitudes maximums admises de la tension et du courant alternatifs utilisés pour la mesure de l'énergie électrique.
Pour chacune des deux grandeurs alternatives à multiplier, l'installation comprend un générateur d'impulsions rectangulaires, respectivement 1 et 2, capable de délivrer des impulsions à fréquence de répétition constante, modulées en durée suivant la valeur instantanée de la grandeur alternative appliquée à son entrée. Cette fréquence de répétition doit être sensiblement plus élevée que celle de la grandeur alternative. La sortie du générateur 1 est reliée, par les connexions a, à l'une des deux entrées de chacun de deux multiplieurs à coïncidence 5 et 7, d'une part, et à l'entrée d'un déphaseur 3 dont la sortie est reliée, par les connexions b, à l'une des deux entrées de chacun de deux autres multiplieurs à coïncidence 6 et 8. Le déphaseur 3 est prévu de manière à provoquer un déphasage entre la tension sur la connexion a et celle de la connexion b de 1800 par exemple.
La sortie du générateur 2 est reliée, d'une part, à la seconde entrée de chacun des deux multiplieurs 5 et 8 et, d'autre part, à l'entrée d'un second déphaseur 4 dont la sortie est reliée à la seconde entrée de chacun des deux multiplieurs 6 et 7. Le déphasage provoqué par le déphaseur 4 est également de 1800.
La sortie du multiplieur 5 est reliée par la connexion ac à l'une des deux entrées d'un sommateur 9 dont l'autre entrée est reliée par bd à la sortie du multiplieur 6. La sortie du sommateur 9 est reliée à l'une des deux entrées d'un soustracteur 11 dont l'autre entrée est reliée à la sortie d'un second sommateur 10 dont les deux entrées sont reliées, respectivement par ad et par bc, à la sortie du multiplieur 7 et à la sortie du multiplieur 8.
Enfin, la sortie du soustracteur 11 est reliée à l'entrée d'un intégrateur 12.
Le fonctionnement de l'installation décrite ci-dessus ressort clairement d'une comparaison de son schéma de principe avec l'expression pour l'énergie électrique.
EMI2.3
En effet, les connexions représentées au dessin sont munies de lettres désignant les tensions auxquelles elles sont soumises et ces lettres sont utilisées dans l'expression ci-dessus ; il en résulte que le dessin indique simultanément la fonction de chaque élément de l'installation décrite et le fonctionnement de celle-ci.
On voit donc que chacune des deux grandeurs u + k1 et i + k2, obtenues par superposition, respectivement, des tensions alternative et continue et des courants alternatif et continu, est transformée, par un générateur d'impulsions et un déphaseur, respectivement 1, 3 et 2, 4, en deux suites d'impulsions déphasées de 1800, respectivement a, b et c, d.
Chacun des multiplieurs à coïncidence 5 à 8 a donc à multiplier deux valeurs positives. Les deux produits obtenus par une paire de multiplieurs, respectivement 5, 6 et 7, 8, sont additionnés par un sommateur, respectivement 9 et 10. La différence des deux sommes est obtenue par le soustracteur 11.
Enfin l'intégrateur 12 intégrant, par rapport au temps, cette différence proportionnelle à la puissance P, indique l'énergie W.
En ce qui concerne les différents dispositifs que comprend l'installation, à savoir les générateurs d'impulsions, les déphaseurs, les multiplieurs, les sommateurs, le soustracteur et l'intégrateur, ils peuvent être de n'importe quel type connu.
I1 est à remarquer que l'on peut prévoir la superposition des grandeurs continues k1 et k2 aux grandeurs alternatives u et i dans les générateurs d'impulsions 1 et 2. On peut également procéder au déphasage des grandeurs alternatives avant leur transformation en suite d'impulsions, comme cela est représenté aux fig. 1 et 2. I1 est évident que dans ce cas le nombre de générateurs d'impulsions devient deux fois plus grand.
Pour la précision de la mesure, il est important que la durée des impulsions rectangulaires non modulées en durée, c'est-à-dire des impulsions produites par le générateur en absence de la grandeur alter
T native à son entrée, soit stable et égale à 2' T étant la période de la fréquence du générateur. Or, les variations de la température, les fluctuations de la tension d'alimentation du générateur, le vieillissement des organes constitutifs, etc., peuvent donner lieu à des variations de cette durée.
Cet inconvénient peut être éliminé, par exemple, en comparant les valeurs moyennes des deux suites d'impulsions rectangulaires déphasées entre elles, et en agissant sur le générateur de manière que ces valeurs restent égales.
La fig. 4 montre le schéma de principe du réglage automatique de la durée d'impulsions suivant le procédé qui vient d'être énoncé.
L'entrée et la sortie du déphaseur 3 sont reliées, chacune par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas, respectivement 13 et 14, à l'une des deux entrées d'un comparateur 15 dont la sortie est reliée à l'entrée du générateur 1. La différence entre les valeurs moyennes à l'entrée et à la sortie du déphaseur, est utilisée pour le réglage automatique de la durée d'impulsions.
REVENDICATIONS
I. Procédé de mesure d'énergie éleotrique alterna- tive, caractérisé par le fait que l'on superpose à chacune des deux grandeurs alternatives, la tension et le courant, une grandeur continue ayant une valeur plus grande que la valeur maximum admise de la grandeur alternative, que l'on transforme chacune des deux grandeurs ainsi obtenues en une suite d'impulsions rectangulaires à fréquence de répétition constante, la durée de chacune de ces impulsions correspondant à une valeur instantanée de la grandeur correspondante, les fréquences des deux suites d'impulsions étant dans un rapport irrationnel, que l'on additionne le produit des deux suites d'impulsions au produit des mêmes suites d'impulsions déphasées, d'un même angle, par rapport aux premières, d'une part,
et les produits de la suite d'impulsions correspondant à une grandeur par la suite d'impulsions déphasée correspondant à rautre grandeur et réciproquement, d'autre part, et par le fait qu'on soustrait la première somme de la seconde et qu'on intègre le résultat de cette soustraction.