Brevet FR2002331A1 — publié le 19691017

Il esfc nécessaire dans de nombreux cas pratiques de compenser extrêmement vite les variations de la puissance réactive ou de la chute de tension, produites par des courants ou des courants réactifs à variation rapide. Ce problème se pose par 5 exemple dans le cas de machines à souder ou de fours à arc alimentés par des réseaux dont la puissance de court-circuit n'est pas extrêmement grande par rapport au courant d'utilisation. Il apparaît alors une fluctuation gênante de la tension du réseau d'alimentation, se traduisant par exemple par un scintillement 10 des luminaires. Des études ont montré que l'oeil perçoit sur des luminaires une variation de tension de la durée d'une alternance, quand cette baisse de tension dépasse 0,5 % et se répète à la cadence de quelques hertz, comme dans le cas des fours à arc ou des machines à souder. 15 II a été proposé d'éliminer de telles fluctuations de tension en compensant le courant réactif variable de l'utilisation avec des capacités ou des inductances commutées par bonds au moyen de thyristors. Pour obtenir une efficacité totale de ce procédé, il est nécessaire d'adapter le courant de compensation 20 au courant réactif variable de charge, au cours de chaque alternance. L'invention concerne un montage pour la compensation rapide de courants réactifs ou de chutes de tension variables avec des condensateurs ou des inductances commutées par bonds 25 à l'aide de thyristors. Selon une particularité essentielle de l'invention, la composante réactive du courant de charge total variable est déterminée au début de chaque alternance du courant total et le courant de compensation est adapté au courant réactif de charge pendant la même alternance. 30 D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins sur lesquels: ^ La figure 1 est le diagramme des courants et tensions, et La figure 2 le schéma d'un montage de compensation selon 35 l'invention. A la figure 1, U est la tension réseau d!une phase et I le courant d'utilisation, déterminé par une inductance L et une résistance variable R, comme l'indique la figure 2. Le courant d'utilisation I présente un déphasage arrière £j> par rapport 40 à la tension et contient une composante réactive I.sintp. On sait 69 04320 2 2002331 que cette composante réactive est responsable pour l'essentiel de la chute de tension aux bornes de la résistance inductive interne Ljj du réseau d'alimentation (chute de tension longitudinale). La chute de tension produite par le courant réactif aux bornes de 5 la résistance R„ est négligeable en première approximation (chute de tension transversale). Il en est de même en première approximation pour la chute de tension produite par la composante active du courant de charge aux bornes de l'inductance L^. La composante active du courant de charge produit par contre aux bornes de la 10 résistance R„ une chute de tension qui est généralement nettement fj inférieure à la chute de tension due au courant réactif aux bornes de L^., mais doit le cas échéant être prise en considération. Le courant réactif I.sin pouvant fortement varier d'une alternance à l'autre, le courant capacitif compensant ce cou- iv 15 re.nt réactif est adapté au courant réactif de charge au début de chaque alternance, par détermination de la composante réactive du courant d'utilisation I avant l'instant t^. Il est par exemple possible de calculer la composante réactive I.sin du courant de charge à partir du déphasage cj> et de la pente du courant di/dt. 20 Avec di/dt 2VJI, on obtient: I sin cp = —_ di/dt stnCf /y 2 \jl> L'angle cç se détermine à partir de' l'intervalle de temps tg - t^ 25 séparant les passages par zéro de la tension réseau U et du courant d'utilisation I, à l'aide par exemple de bobines saturables qui délivrent lors du passage par zéro de la tension et du courant des impulsions de tension dont la distance temporelle peut être comptée numériquement (élément de commande de la figure 2). Une 30 inductance mutuelle M insérée dans le circuit secondaire du transformateur de courant W permet de déterminer la bande du courant di/dt, L'élément de commande forme le produit sin ej».di/dt. Pour la compensation du courant réactif I.sincp , on dispose par exemple de trois groupes de condensateurs Cl à échelonnés par exemple 35 dans le rapport 1/2/4. L'allumage des thyristors en couplage anti-parallèls de ces groupes de condensateurs permet ainsi d'ajuster sept courants de compensation I différents, de sorte que le K 69 04320 2002331 courant capacitif de compensation ne diffère que de 1/14 du courant réactif I.sin dans le cas le plus défavorable. Il est nécessaire pour ce faire d'allumer au début de chaque alternance une combinaison déterminée des thyristors des groupes de conden-5 sateurs Cl à C3« Ce résultat est obtenu grâce à l'élément de commande St auquel le produit sin .di/dt est appliqué de la façon précédemment décrite. Au lieu de la pente du courant di/dt, on peut utiliser aussi la valeur instantanée du courant I à un instant t^ précédant 10 immédiatement l'instant d'allumage t^, car ce courant est une mesure de la pente moyenne entre les instants t2 et t^. Cette solution présente l'avantage que les harmoniques du courant I sont moins sensibles. L'aire F, délimitée par les instants t^ et t^ serait encore moins sensible aux harmoniques ; elle présente 15 également une relation mathématique déterminée avec la bande du courant di/dt e-t- peut donc être utilisée aussi à la place de cette dernière pour la détermination du courant capacitif 1^. de compensation. Les méthodes modernes de commande, numériques notamment, permettent de déterminer avec précision et rapidité et de 20 traiter les grandeurs précitées intervenant dans la déterminatrion de Ijç, de sorte que l'intervalle entre t^ et t^ demeure suffisant pour ce traitement, même dans le cas d'un déphasage cp relativement important. Il est nécessaire dans de nombreux cas de compenser aussi 25 la chute de tension produite par la composante active du courant d'utilisation I aux bornes de la résistance R„ du réseau. Ce ré-sultat peut être obtenu en choisissant un courant capacitif Iv légèrement supérieur à la valeur correspondant à la compensation du courant réactif I.sin Cj) dans un rapport (1 + oi.) par exemple. 30 La chute de tension aux bornes de R^T étant nettement plus faible, il suffit souvent d'adopter une valeur fixe pour le rapport (1 + o Il est recommandé dans de nombreux cas de ne pas compenser 35 le courant réactif I.sin fluctuant dans le temps par un courant I de signe opposé, mais de le compléter afin d'obtenir un courant réactif total constant dans le temps. Les fluctuations temporelles des variations de tension du réseau d'alimentation s'annulent 69 04320 4 2002331 également dans ce cas. On utilise alors non pas des groupes de condensateurs, mais des groupes d'inductances que des thyristors en couplage antiparallèle permettent de commuter au synchronisme avec la tension réseau U, et de préférence à la valeur de crete 5 de cette dernière. De faibles écarts par rapport à cet instant de commutation font apparaître des composantes continues du courant inductif, utilisables dans certaines conditions pour compenser ou compléter le courant réactif à une valeur fixe, constante dans le temps. L'utilisation d'inductances présente des avantages 10 par rapport à celle de capacités, par exemple la possibilité de commutation au cours de chaque alternance, alors qué les condensateurs ne peuvent être commutés qu'au cours d'une alternance sur deux par suite des charges résiduelles, sauf en prévoyant des dispositions particulières. Des inductances présentent en outre 15 l'avantage de ne pas délivrer comme les condensateurs des surintensités en cas de court-circuit du réseau. Elles ne tendent en outre pas à produire des harmoniques comme les condensateurs, notamment quand elles sont en parallèle avec des fours à arc. 69 04320 5 2002331 REVENDICATIONS 1. Montage pour la compensation rapide de courants réactifs ou de chutes de tension variables avec des condensateurs ou des inductances commutés par bonds à l'aide de thyristors, 5 ledit montage étant caractérisé en ce que la composante réactive du courant de charge total variable est déterminée au début de chaque alternance du courant total et que le courant de compensation est adapté au courant réactif de charge au cours de la même alternance. 10 2. Montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composante réactive du courant de charge total est déterminée à partir du déphasage de ce courant par rapport à la tension et de la pente du courant ou de la valeur du courant total au début de son alternance.