Brevet FR2137013A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne un dispositif de compensation de la chute de tension inductive dans des organes de transport d'énergie électrique, notamment dans des cales ou des barres de transmission d'i:.nergie électrique, en courant polyphasé ou monophasé. Elle s'applique particulièrement a la transmission d'énergie électrique en courant triphasé moyenne fréquence, de l'ordre de quelques centaines de Herz, sous basse ou moyenne tension, à partir de groupes électrogènes ou convertisseurs vers des appareils d'utilisation, par exemple des appareils d'essais au sol de prototypes d'avion, à des appareils divers à bord d'avions de ligne ou à des appareils de chauffage par induction. Lorsque l'On transporte lténergie électrique sous moyenne fréquence, il apparaît des chutes de tension dues aux pertes inductives relativement importantes et différentes d'une phase à l'autre dans le cas de courant polyphasé, du fait que les circuits de phase et celui du neutre ne peuvent être toujours géométriquement équilibrés d'une façon parfaite. On a cherché à égaliser les pertes inductives en utilisant un système de barres, par exemple en courant triphasé trois barres de phase entre deux barres de neutre, avec des transpositions à intervalles réguliers. Ce système n, assure qu'une comRensation imparfaite de sorte qu'il subsiste des différences de tension pouvant atteindre plusieurs volts entre phases du côté des appareils d'utilisation, et qui entraînent des difficultés pour la régulation des générateurs d'alimentation. En dehors de cette dissymétrie dans les chutes de tension inductives des divers circuits constituant les phases et le neutre, il faut considérer que les chutes de tension sont néfastes par ellesmêmes. Elles augmentent la puissance apparente fournie par les générateurs ainsi que les pertes, et en outre elles varient considérablement suivant le facteur de puissance du ou des récepteurs qui peut être luimême variable (cas du démarrage des moteurs). La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus et d'annuler sur les conducteurs de phase les chutes de tension inductives même déséquilibrées, ce qui donne pratiquement les mêmes avantages qu'une transmission en courant continu (à l'effet pelliculaire ou à l'effet de proximité près, qui peuvent être très faibles dans certains types de celle). Les chutes de tension qui subsistent sont alors seulement ohmiques, et ne dépendent que de la section et de la nature de l'rame de l'organe de transport, par exemple du câble ou de la barre. Elle a encore pour tut de procurer une compensation automatique et statique, quelle que soit la charge. Le dispositif de compensation selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un transformateur d'intensité inséré sur l'organe de transport, une capacité alimentée par le circuit secondaire du transformateur et des moyens pour faire varier sa réactance ramenée au primaire. I1 comporte en ouvre de préférence au moins l'une des caractéristiques suivantes - Le transforma.eur d'intensité est n type passe-barre. - Les moyens pour faire varier la réactance ramenée au primaire de la capacité sont constitués per une inductance réglable en parallèle avec la capacité. - Les moyens pour faire varier la réactance ramenée au primaire de la capacité sont constitués par un circuit bouchon en parallèle sur une capacité principale, et comportant une inductance réglable et une capacité auxiliaire, ledit circuit bouchon étant accordé à la fréquence du courant transporté pour une valeur intermédiaire de l'inductance. - L'inductance réglable du circuit bouchon est constituée par un enroulement disposé sur un circuit magnétique comportant une armature mobile de façon à faire varier un entrefer du circuit magnétique. - Les moyens pour faire varier la réactance ramenée au primaire de la capacité sont constitués par des prises de réglage sur ltenroulement secondaire du transformateur d'intensité. - Les moyens pour faire varier la réactance ramenée au primaire de la capacité sont constitués par une capacité auxiliaire dont l'une des bornes est reliée à une des bornes de la capacité principale, et par un commutateur permettant le raccordement de l'autre borne de la capacité auxiliaire à des prises variables sur l'enroulement secondaire du transformateur d'intensité. - Pour ltéquilibrage des chutes de tension inductives dans des organes de transport d'énergie électrique en courant polyphasé, le dispositif de compensation de la chute de tension inductive est disposé au moins sur la phase sur laquelle elle est la plus élevée pour la rendre égale à celle de la phase sur laquelle est la plus faible. Il est décrit ci-après à titre d'exemples et en référence aux figures du dessin annexé des dispositifs de compensation de chute de tension inductive selon l'invention. La figure 1 représente un dispositif de compensation réglable sans aucun contact, à capacité auxiliaire et inductance réglable par rotation d'une armature dans l'entrefer d'un circuit magnétique. La figure 2 représente un dispositif de compensation comportant un condensateur relié par une de ses bornes à des prises de réglage sur le secondaire du transformateur d'intensité. La figure 3 repu'sente un dispositif de compensation comportant un condensateur auxiliaire relié par l'une de ses bornes, commune avec le condensateur principal, à une extrerite de l'enroulement secondaire du transformateur d'intensité, et par l'autre borne à des prises variables sur cet enroulement. Le dispositif de compensation representé en figure 1 est disposé par exem ple sur l'une des phases d'un circuit de transport triphasé, les deux autres phases ou l'une d'elles étant munies de dispositifs de compensation analogues. Une phase de la ligne de transport 1, par exemple un câble ou une barre, possède une inductance à compenser et une résistance, représentées schématiquement en 2 et 3, car elles sont en réalité réparties linéairement. Sur ce câble est embroché le transformateur d'intensité 4 à enroulement secondaire 5. Cet enroulement secondaire est relié par un circuit 6 aux bornes d'un condensateur principal 7 et d'un condensateur auxiliaire 8 en parallèle, pouvant être mis en circuit ou déconnecté par un interrupteur 9. Aux bornes du condensateur auxiliaire 8 est disposé un enroulement 10 bobiné autour du circuit magnétique d'un régleur 11.L'inductance de cet enroulement est réglable grâce à une armature 12 disposée dans le circuit magnétique, et que l'on peut faire tourner autour d'un axe perpendiculaire au plan de la figure, entre les positions d'axe AB, correspondant à la réluctance minimale, et d'axe CD, correspondant à la réluctance maximale. Le principe du réglage continu est le suivant Pour une position intermédiaire d'axe EF de l'armature, l'inductance de l'enroulement 10 a pour valeur Lo, elle forme avec la capacité Co du condensateur auxiliaire 8 un circuit bouchon pour la pulsation w du réseau de distribution. La condition nécessaire pour ce fonctionnement est 1 = Co e Lo o et le courant absorbé par le régleur ainsi formé est pratiquement nul. Dans la position nèutre EF de l'armature, le régleur n'introduit aucune correction à la réactance de capacité du condensateur principal 7 raccordé au secondaire 5 du transformateur d'intensité. Si à partir de la position neutre EF un opérateur tourne l'armature en direction de l'axe AB, la réluctance du circuit magnétique diminue et le courant absorbé par le circuit bouchon n'est plus nul. il prend une valeur Ic, et est décalé de 900 en avant par rapport à la tension ES aux bornes du secondaire 5 du transformateur. Tout se passe comme si le circuit bouchon était remplacé par un condensateur de capacité variable. Par contre, Si l'opérateur tourne l'armature en direction de l'axe CD, la réluctance augmente et il prend naissance un courant IS décalé de 900 en arrière par rapport à la tension ES aux bornes du secondaire. Tout se passe comme si le circuit bouchon était remplacé par une inductance variable La réactance équivalente de capacité du circuit secondaire du transformateur se trouve donc modifiée suivant le réglage de l'armature du circuit magnétique. Elle crot ou décroît d'une façon continue suivant le sens du réglage, et développe une tension variable qui lui est proportionnelle aux bornes du circuit secondaire du transformateur. L'intensité débitée par le secondaire du transformateur est imposée par le courant de la ligne de transport 1. La tension qui apparaît aux bornes du secondaire du transformateur est proportionnelle à la réactance de la capacité équivalente du circuit secondaire. C'est cette tension secondaire qui, ramenée au primaire, est injectée dans la ligne. la tension au primaire est donc variable et adaptée à la chute de tension inductive, qu'elle permet de compenser. On peut ainsi compenser sur chaque phase la chute de tension inductive, celleci étant en règle générale différente d'une phase à l'autre. Les condensateurs principal 7 et auxiliaire 8 peuvent être remplacés par un seul condensateur de capacité égale à leur somme de leurs capacités. Etant donné qu'il s'agit de compenser une chute de tension inductive à moyenne fréquence, les capacités nécessaires sont de faible valeur, ainsi d'ailleurs que les sections des circuits magnétiques du transformateur et du régleur. Le dispositif de compensation représenté en figure 2 est disposé par exemple sur l'une des phases d'un cirucit de transport triphasé, les deux autres phases étant munies de dispositifs de compensation analogues. Une des phases de la ligne de transport 1 passe à travers un transformateur d'intensité 4, muni d'un enroulement secondaire 5 à prises de réglage a, b, c, d, e. Le cir cuit secondaire comporte un condensateur 7 et un interrupteur de court-circuit 13, permettant d'effectuer sans danger la compensation au cours du fonctionnement de la ligne de transmission. Ce réglage par choix de la prise donnant la compensation désirée est effectué une fois pour toutes et reste valable quel que soit le courant de la ligne, du moment que sa longueur reste constante. Dans le dispositif de compensation représenté en figure 3, qui est aussi disposé sur chacune des phases dans le cas d'un courant polyphasé, le circuit secondaire 6 du transformateur comporte un condensateur principal 7, un condensateur auxiliaire 8, et un commutateur à plots 15, reliant des prises variables a, b, c, d, e, f sur l'enroulement secondaire du transformateur à la borne du condensateur auxiliaire non commune avec le condensateur principal. Ce commutateur peut d'ailleurs etre remplacé par une connexion amovible. La compensation de base est effectuée par le condensateur principal. Suivant le réglage du commutateur, la réactance de capacité équivalente du circuit secondaire se trouve réduite au fur et à mesure que le nombre de spires alimentant le condensateur auxiliaire augmente.Cette disposition permet la suppression de linter- rupteur de circuit nécessaire dans le compensateur de la figure 2. Le réglage s'effectue également une fois pour toutes, la réactance de la ligne de transmission étant compensée quelle que soit la charge. Dans le cas où la compensation de la chute de tension inductive devrait se faire sur un réseau de distribution de configuration variable, on peut ré duire dans d'assez grandes proportions la chute de tension de ce réseau en un point donné, en y installant un dispositif de compensation selon l'invention. On peut aussi régler la compensation, sur la valeur moyenne de la chute inductive, celle-ci variant entre une valeur minimale et une valeur maximale suivant la configuration du réseau. Dans le cas où les chutcs de tension inductives sur les phases d'une ligne de transport en courant polyphasé ne sont pas gênantes, par elles-mêmes, mais par leur déséquilibre, on peut mettre en oeuvre, soit un seul dispositif de compensation sur la phase ayant la chute de tension inductive la plus forte de façon à la rendre égale à celle de la phase de chute de tension la plus fai' ble, soit sur un nombre plus grand de phases, par exemple (n-I) phases d'une ligne de courant n phasé, de façon à rendre leurs chutes de tension égales à e celle de la n phase, la plus faible. Les compensations à effectuer étant plus faibles que pour obtenir des compensations complètes, les transformateurs et capacités seront de dimensions encore plus réduites. Bien que les dispositifs de compensation qui viennent d'etre décrits soient préférables, on comprendra que diverses modifications peuvent leur etre apportées sans sortir du cadre de l'invention, certains de leurs organes pouvant etre remplacés par des organes qui y joueraient le meme rôle technique. REVENDICATIONS 1/ - Dispositif de compensation de la chute de tension inductive dans des or- ganes de transport d'énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comporte un transformateur d'intensité inséré sur ltorgane de transport, une capacité alimentée par le circuit secondaire du transformateur, et des moyens pour faire varier la réactance ramenée au primaire de cette capacité. 2/ - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transformateur d'intensité est du type passe-barre. 3/ - Dispositif selon lcs revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens pour faire varier la réactance ramenée au primaire de la capacité sont constitués par une inductance réglable en parallèle avec la capacité. 4/ - Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens pour faire varier la réactance ramenée au primaire de la capacité sont constitués par un circuit bouchon en parallèle sur une capacité principale, et comportant une inductance réglable et une capacité auxiliaire, ledit circuit bouchon étant accordé à la fréquence du courant transporté pour une valeur intermédiaire de l'inductance. 5/ - Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'inductance réglable est constituée par un enroulement disposé sur un circuit magnétique comportant une armature mobile de façon à faire varier un entrefer du circuit magnétique. 6/ - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour faire varier 11 impédance ramenée au primaire de la capacité sont constitués par des prises de réglage sur ltenroulement secondaire du transformateur d'intensité. 7/ - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour faire varier l'impédance ramenée au primaire de la capacité sont consti tués par une capacité auxiliaire dont l'une des bornes est reliée à une des bornes de la capacité principale, et par un commutateur permettant le raccordement de l'autre borne de la capacité auxiliaire à des prises variables sur l'enroulement secondaire du transformateur d'intensité. 8/ - Dispositif selon la revendication 1, pour l'équilibrage des chutes de tension inductives dans des organes de transport d'énergie électrique en courant polyphasé, caractérisé en ce que l'on compense la chute de tension inductive au moins sur la phase sur laquelle elle est la plus élevée pour la rendre égale à celle de la phase sur laquelle elle est la plus faible.