Brevet FR2013226A1 — publié le 19700327

r 69 22139 1 2013226 La présente invention concerne les dispositifs pour la stabilisation de la tension aux bornes du moteur d'une électroforeuse fonctionnant au fond d'un trou de forage, à une. distance considérable de la source d'alimentation. 5 L'on sait que par suite du caractère variable de la charge appliquée au moteur de 1'électroforeuse, la tension à ses bornes varie fréquemment. POur prévenir les arrêts fréquents du moteur lors de la réduction de la tension à ses bornes, il faut réduire la charge appliquée à 1'électroforeuse ce qui, à son tour, entraî-10 ne une diminution de la rentabilité du forage. Pour réduire l'influence de la variation de tension, on utilise un dispositif pour la stabilisation de la tension aux bornes du moteur de 1'électroforeuse. Un tel dispositif comporte un bloc de régulation de la tension, se trouvant à la surface, réalisé 15 avec des selfs de saturation et raccordé aux fils de la conduite de courant entre la source d'alimentation et le moteur de 1'électroforeuse. Le fonctionnement de ce bloc est commandé par Tin système de contre-réaction qui comporte un capteur de courant et de tension dans les fils de la conduite de courant, et une unité de 20 comparaison d'un signal de référence, correspondant à la tension à stabiliser avec la tension de sortie du capteur. Le capteur est réalisé avec deux transformateurs de courant reliés à l'un des fils de la conduite de courant, et un transformateur de tension connecté à deux fils de la conduite de courant. 25 Les signaux de sortie de chacun des transformateurs sont convertis en signaux de courant continu qui s'additionnent algébriquement pour être comparés au signal de référence dans l'unité de comparaison commandant le fonctionnement du bloc de régulation. La chute de tension sur les selfs varie eh fonction du sig-30 nal de sortie de l'unit i de comparaison, ce qui a pour effet de régler la tension aux bornes du moteur. Etant donné que pendant la marche de 1'électroforeuse il y a toujours un déphasage entre le courant et la tension, déphasage qui varie en fonction de la charge, le signal de sortie de l'unité 35 de comparaison, qui résulte de la différence entre la somme algébrique des signaux de sortie des transformateurs et le signal de référence, ne correspond pas à la valeur réelle de la variation de tension aux bornes du moteur. Il en résulte que le dispositif décrit ci-dessus n'assure pas la précision reaui se de stabilisa-40 tion de la tension. BAD ORIGINAL 22139 2 2013226 La précision de stabilisation de la tension peut être accrue en utilisant un élément spécial non linéaire conçu de façon à tenir compte du déphasage entre le courant et la tension. Cependant, la réalisation pratique d'un tel élément est en elle-même 5 compliquée et, en outre, son utilisation complique la constructxn de tout le dispositif de stabilisation et engendre des difficultés considérables lors de son utilisation avec des moteurs présentant différents paramètres électriques. Le but de la présente invention est d'améliorer la préci-10 sion de fonctionnement du dispositif de stabilisation de la tension aux bornes du moteur d'une électroforeuse, ledit dispositif pouvant fonctionner avec différents moteurs indépendamment des paramètres électriques de ceux-ci. Pour atteindre ce but il était nécessaire d'adopter tm schéma 15 de connexions suivant lequel les transformateurs de courant et de tension, ainsi que le capteur de la tension aux bornes de l1électroforeuse seraient branchés sur le circuit électrique de la conduite de courant de façon que le signal de sortie du capteur soit proportionnel à la somme géométrique des tensions entre les fils 20 de la conduite de courant et des chutes de tension dans ces fils. Ce problème est résolu du fait que dans le dispositif de stabilisation de la tension aux bornes du moteur d'une électro-foreuse, comportant un bloc de régulation de la tension connecté aux fils d'alimentation entre la source d'alimentation et le mo-25 teur et commandé par un système de contre-réaction dont la sortie est constituée par une unité de comparaison entre la tension de référence proportionnelle à la tension à stabiliser et la tension de sortie d'un capteur de variation de la tension à stabiliser, ledit capteur comportant au moins deux transformateurs de courant 30 et un transformateur de tension, selon l'invention les enroulements primaires des transformateurs de courant sont connectés à deux différents fils de la conduite de courant, auxquels sont également connectés les enroulements primaires du transformateur de tension, tandis qu'à l'unité de comparaison sont connectés les 35 enroulements secondaires du transformateur de tension, ainsi que les enroulements'secondaires des transformateurs de courant branchés en série avec ces derniers et shuntés par des résistances dont la valeur est proportionnelle à l'impédance des fils de la conduite de courant. Le coefficient de proportionnalité doit être 40 choisi égal au produit des taux de transformation des transforma- BAD ORIGINAL 69 22139 3 2013226 teurs de courant et de tension. L'avantage du dispositif proposé réside dans le fait que dans son capteur, sur les résistances shuntant les enroulements secondaires des transformateurs de courant sont prélevées des ten-5 sions qui sont pratiqueaent en phase avec les chutes de tension dans les fils de la conduite de courant. Joapte tenu du fait que le transforaateur de tension présente une erreur de phase pratiquement nulle, et que le couplage en série des enroulements secondaires du transformateur de tension et des transforraateurs de 10 courant shuntés par les résistances assure l'obtention de la somme géométrique des tensions, la tension à la sortie du capteur du système de contre-réaction est strictement proportionnelle à la tension aux bornes du moteur. Oeci assure une haute précision de stabilisation de la tension. 15 Dans ce qui suit l'invention est expliquée par la descrip tion d'un a::eaple de réalisation de l'invention et par les dessins annexés qui représentent: - la figure 1, le schéma électrique de principe du dispositif de stabilisation conforme à l'invention; 20 - la figure 2, un diagramme vectoriel des tensions, mon trant le fonctionnement du capteur des tensions aux bornes de 1'électroforeuse. Le aoteur électrique de fond 1 (figure 1) de l'électroforeuse ( non représenté sur la figure) est raccordé, par les fils 25 2, 3 et 4 de la conduite de courant et par l'intermédiaire du bloc 5 de régulation de la tension,à une source d'énergie électrique. Dans la conduite de courant le fil 2 peut être constitué par le train de tiges de forage. Le bloc de régulation 5 est réalisé avec des selfs de puissance 6 et des diodes 7 à réaction 30 interne positive. Ces selfs compensent la variation de tension aux bornes du moteur électrique 1 pendant son fonctionnement au fond du trou, variation ré suit'.ait aussi bien de la variation du courant ou de la tension de la source d'-linentation que des variations de la charge du moteur 1. 35 coaaande du fonctionnement du bloc 5 est réalisé par un système de contre-riaction comportant un capteur 8 de la tension du aoteur 1 et une unité de comparaison 9 d'une tension de référence proportionnelle à la tension imposée au aoteur électrique, avec la tension le sortie du capteur S proportionnelle à la tension 40 "réelle aux bornes du aoteur 'i . Le bloc ^ est conçu sous forme de bad original 69 22139 4 2013226 dispositifs à semi-conducteurs, et il fait également fonction d'amplificateur. Le capteur S comporte deux transformateurs de courant 10 et 11 et un transformateur de tension 12. L'enroulement primaire 13 5 du transformateur 10 est branché sur le fil 4, et l'enroulement primaire 14 du transformateur 11 sur le fil 3. L'enroulement primaire 1 5 du transformateur de tension 1 2 est connecté aux fils 3 et 4. Les enroulements secondaires 16, 17 et 18 des transformateurs précités sont raccordés entre eux en série en tenant compte 10 de leur polarité. Les enroulements secondaires 16 et 17 des transformateurs de courant sont shuntés par les résistances 19 et 20. La valeur des résistances 19 et 20 est choisie en fonction de l'impédance du fil correspondant de la conduite de courant, de manière à assurer à la sortie du capteur une tension proportionnel-15 le et en phase avec la tension aux bornes de 1'électroforeuse, La tension à la résistance 19 est déterminée d'après la formule U1 Q ~ i1 Q ai Q - —iâ- '19-^19-^R 19 0) où i^g est l'intensité du courant parcourant la résistance 19 de valeur g. i^ est l'intensité du courant parcourant le fil 4 ; 25 E^q est le taux de transformation du transformateur de courant 10. La tension U^g de l'enroulement secondaire 18 du transformateur 12 est déterminée par la formule U = 8 *12 (2) 30 où ^3_4 es"k -*-a tension entre les fils 3 et 4 de la conduite de courant ; Kj ^ est le taux de transormation du transformateur 12. Pour remplir des conditions spécifiées ci-dessus et assurant la sommation géométrique de la tension entre les fils de la 35 conduite de courant et la chute de tension sur ces fils, il 'faut que _ z4 i4 U1Q ~ U1Q " 12 19 19 (3) où est la chute de tension dans le fil 4, «g BAD ORIGINAL 40 est l'impédance du fil 4. 69 22139 5 2013226 En superposant (1) et (3) on obtient "^1 0 = 2, 1U 9 " 4 K12 D'une façon analogue l'on détermine la valeur de la résistance R™ = Z —L1- 20 " 3 K12 où ^ est le taux de transformation du transformateur de 10 courant 11. Ainsi la valeur des résistances de shuntage doit être choisie de manière à satisfaire la condition d'égalité du produit de l'impédance du fil correspondant de la conduite de courant par le rapport entre les taux de transformation du transfor-15 mateur de courant correspondant et du transformateur de tension. Etant donné que le dispositif proposé peut être utilisé pour fonctionner avec différentes conduites de courant qui, évidemment, ont différentes impédances, les résistances 19 et 20 doivent être conçues avec possibilité de réglage de leur valeur. 20 le circuit électrique constitué par les enroulements se condaires, couplés ai série,ctes transformateurs est raccordé à un pont redresseur 21 comportant à sa sortie un filtre pour la composante constante, comprenant deux condensateurs 22 et 23 et une self 24. La sortie du pont redresseur 21 est reliée par l'inter-25 médiaire d'une résistance 25 à l'unité de comparaison 9 réalisée avec un transistor 26, le pôle positif du pont étant connecté à la base et le pôle négatif à l'émetteur. La source de tension de référence proportionnelle à la tension à stabiliser imposée au moteur électrique 1 est connectée à 30 l'unité de comparaison 9 par l'intermédiaire d'un potentiomètre de réglage 27 et d'une résistance 28. Le pôle positif de la source de tension de référence est connecté à l'émetteur du transistor 26, et le pôle négatif à sa base. ' ' La pol-arité du pont redresseur 21 et de la source de ten-35 sion de référence peut être inversée, mais dans tous' "les cas l'émetteur, de :.ie:.ie que la base, doivent être raccordés au pôle du pont et de la source de tension de -référence ayant une polarité différente. La sortie de l'unité de comparaison 9 est connectée à des 40 enroulements de commande 29 par l'intermédiaire des résistances 30 BAD ORIGINE 69 22139 6 2013226 des selfs de puissance 6. Le principe de fonctionnement du dispositif est le suivant. La tension aux bornes du moteur 1 de l1électroforeuse est supposée égale à la tension devant être stabilisée. Cette ten-5 sion constitue la somme géométrique de la tension entre les fils 3 et 4 à proximité de la sortie du bloc 5 et des chutes de tension des phases et TJ^ dans les fils 3 et 4. Sur la figure • 2 ces tensionssont représentées par les vecteurs ïï^, ^ et v 10 Dans le capteur 8, sur les résistances 19 et 20, dont les valeurs sont choisies conformément aux formules données ci-dessus, sont produites des tensions proportionnelles aux chutes de tension des phases et dans les fils de la conduite de courant , la tension à la résistance 19 étant alors en phase avec la 15 tension U^, tandis qu'aux bornes de la résistance 20 elle est en opposition de phase avec la tension (sans prendre en considération les erreurs des transformateurs de courant). La tension ïï^g à la sortie du transformateur 12 est proportionnelle et coïncide (sans prendre en considération les erreurs du transforma-20 teur lui-même) en phase avec la tension entre les fils. 3 et 4. A l'entrée du pont redresseur 21 la tension constitue la somme géométrique des tensions U20 et la figure 2 ceci est représenté par les vecteurs U.jg» U^q, U^8 et . 25 II ressort de ce qui précède que les vecteurs et et UgQ, et U^g sont colinéaires deux par deux et Heurs gjaalaars scalaires sont proportionnelles; par conséquent, les vecteurs et sont également colinéaires et leurs gran-30 deurs scalaires sont proportionnelles. Il en résulte que la tension à l'entrée du pont redresseur 21 est proportionnelle à la ten*? sion aux bornes du moteur 1 de 1'électroforeuse. A cette tension correspond une certaine tension de référence UQ. Pendant le fonctionnement de 1'électroforeuse, les varia-35 tions de la tension aux bornes du moteur de celle-ci peuvent être dues aux deux causes suivantes, qui agissent individuellement ou en commun : variation de la charge du moteur 1 et variation de la tension de la source d'alimentation. A ces variations correspondent des modifications des tensions U,, U. et U, A et les varia-- ■ 3 4 3-4 40 tions de tension proportionnelles UgQ et U^g. Vu qu'il a BAD OBÏGIHAU 69 22139 7 2013226 été déjà démontré que les vecteurs et sont colinéaires et que leurs grandeurs scalaires sont proportionnelles, l'on peut affirmer qu'en cas de variation des tensions mentionnées plus haut, la tension à l'entrée du pont redresseur 21 varie de la même 5 façon que la tension aux bornes du moteur de 1'électroforeuse. La tension à la sortie du redresseur 21 est appliquée par l'intermédiaire de la résistance 25 à l'entrée de l'unité de comparaison 9 qui reçoit simultanément, par l'intermédiaire de la résistance 28, une tension de référence Uo proportionnelle à la 10 tension à stabiliser . j3n fonction de la différence des tensions Uo et U21, le bloc 9 produit un signal en fonction duquel varie le courant dans les enroulements de commande 29, ce qui entraîne une variation de la chute de tension des selfs de puissant ce 6. 1 5 Par suite de la variation de la chute de tension des selfs 6, les valeurs des tensions U^, et U3_4» U18' U19 U20 com"" mencent à varier, ainsi, par conséquent, que les tensions et Ugi aux bornes du moteur et du redresseur; quand la tension 20 devient égale à la tension de référence TJ0, le bloc 9 ne produit pas de signal de variation du courant dans les enroulements de commande 2S, ce qui signifie que la tension ïï^ aux bornes du moteur a atteint la valeur prédéterminée devant être stabilisée. 25 L1application de la présente invention permet d'améliorer notablement la précision de stabilisation de la tension, ainsi que de simplifier la construction du dispositif. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre 30 d'exemple, ^n particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. - ï BAD OR1GINAU 69 22139 8 2013226 EiTilDICAHOIS 1 - Un dispositif pour la stabilisation de la tension aux bornes du moteur d'une électroforeuse pendant le fonctionnement de celui-ci au fond d'un trou, du type comportant un bloc de ré- 5 gulation de la tension connecté aux fils de la conduite de courant entre la source d'alimentation et le moteur, ledit bloc étant commandé par un système de réaction dont la sortie est constituée par une unité de comparaison entre une tension de référence proportionnelle à la tension devant être stabilisée et la 10 tension de sortie d'un capteur de tension comportant au moins deux transformateurs de courant et un transformateur de tension, ledit dispositif étant caractérisé en ce que les enroulements primaires des transformateurs de courant sont connectés à deux fils différents de la conduite de courant, auxquels sont également rac-15 cordés les enroulements primaires du transformateur de tension, tandis qu'à l'unité de comparaison sont connectés les enroulements secondaires du transformateur de tension, ainsi que les enroulements secondaires des transformateurs de courant, branchés en série avec ce dernier, qui sont shuntés par des résistances dont 20 la valeur individuelle est proportionnelle à l'impédance du fil correspondant de la conduite de courant. 2 - Un dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de chacune des résistances de shuntage est égale au produit de l'impédance du fil correspondant de la con- 25 duite de courant par le rapport entre les taux de transformation des transformateurs de courant et de tension. j. 6ad original -