Brevet FR2192308A1 — publié le 19740208

L'invention concerne un procédé de mesure de la puissance apparente ou de la consommation apparente dans lequel on engendre un signal proportionnel à la puissance active et un signal proportionnel à la puissance réactive et on additionne géométriquement ces deux signaux. Pour mesurer la consommation apparente, on connaît des appareils de mesure qui comportent un watt-heuremètre et un varheuremètre ainsi qu'une transmission pour l'addition géoé- trique des valeurs mesurées par les deux instruments. L'invention a pour but de fournir un procédé de mesure de la puissance apparente ou de la consommation apparente dans lequel l'addition géométrique des signaux émis par un wattheuremètre et un varheuremètre s'effectue d'une façon nouvelle particulièrement simple sans que cela nécessite de transmission mécaniques. Selon l'invention ce problème est résolu par le fait qu'on transforme les deux signaux en grandeurs altérnatives de fréquence constante, déphasées de 900 et d'amplitude proportionnelle respectivement à la puissance active et à la puissance réactive, que l'on additionne leurs valeurs instantanées et que l'on mesure l'amplitude de l'onde fondamentale de la grandeur alternative ainsi obtenue ou que l'on détermine son intégrale dans le temps. Selon l'invention, un compteur de puissance apparente ou de consommation apparente destiné à la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisé par le fait qu'à la suite d'un wattmètre électronique est placé un convertisseur de courant continu en alternatif, qu'à la suite d'un varmètre électronique est placé un autre convertisseur de courant continu en alternatif, que les convertisseurs sont commandé s par un générateur qui engendre deux signaux périodiques déphasés de 900 et que leurs sorties sont reliées à un additionneur. On explique plus précisément ci-après quelques exemples d'exécution de l'invention à propos des dessins sur lesquels: La figure 1 est un schéma par blocs d'un compteur de puissance apparente et de consommation apparente; La figure 2 un schéma d'un convertisseur de courant continu en alternatif et, La figure 3 un schéma d'un générateur servant à engendrer deux signaux périodiques déphasés de 900 C. Sur la figure 1, on a désigné par 1 un wattmètre électronique et par 2 un varmètre électronique. Ceux-ci sont essentiellement formés d'un multiplicateur non représenté plus précisément, servant à multiplier la tension u du réseau par le courant entre phases i et d'un filtre branché dans leur sortie et engendrent un signal de courant continu ou de tension continu qui est proportionnel, respectivement, à la puissance active P et à la puissance réactive B. Le varmètre 2 se distingue seulement du wattmètre 1 par un organe d'entrée non représenté qui assure une rotation de phase de 900 entre la tension u et le courant i. Le wattmètre 1 est relié à une entrée 3 d'un convertisseur de courant continu en alternatif 4 et le varmètre 2 à une entrée 5 d'un convertisseur de courant continu en alternatif 6. Un générateur 7 présente une sortie 9 reliée à une entrée de commande 8 du convertisseur 4 et une sortie Il reliée à une entrée de commande 10 du convertisseur 6. Une sortie 12 du convertisseur 4 et une sortie 13 du convertisseur 6 sont reliées à un additionneur 14. A la suite de celui-ci sont reliés un filtre 15, un redresseur de valeur de crête ou de valeur efficace 16, un convertisseur analogique-fréquence 17 et un compteur d'impulsions 18. A la sortie du redresseur 16 est en outre branché, par l'intermédiaire d'un amplificateur 19, un indicateur 20. Le montage décrit fonctionne comme suit: Le générateur 7 - de préférence un générateur de cré- neaux fournit à ses sorties 9, il deux signaux périodiques de commande qui ont la même fréquence d'impulsions f0 mais sont déphasés mutuellement de 900. Les convertisseurs 4, 6 commandés par ces deux signaux de commande convertissent dans le cas le plus simple le signal de courant continu engendré respectivement par le wattmètre 1 et le varmètre 2, en une tension rectangulaire ayant une amplitude proportionnelle respectivement à la puissance active P et à la puissance réactive 3. Ces tensions rectangulaires, qui présen tent conformément aux signaux de commande émis par le générateur 7 des fréquences égales d'impulsions et un déphasage de 9CO, sont additionnés dans l'additionneur iT, e filtre 15 - qui est un filtre passe-bas ou passe-bande - laisse passer l'onde fonda mentale du signal de sortie de l'additionneur 14, c'est-à-dire la fréquence fO. L'amplitude de cette on fondamentale corres pond à la puissance apparente S = P2+B2. L'onde fondamentale est convertie par le redresseur 15 en un signal de courant conti nu qui est proportionnel à son amplitude et donc aussi à la puis sance apparente S. Le signal correspondant à la puissance appa rente est amplifié dans l'amplificateur 19 et indiqué par l'indi cateur 20. Le convertisseur analogique-fréquence 17 engendre des impulsions ayant une fréquence d'impulsions proportionnelle à la puissance apparente. Celles-ci sont comptées par le compteur d'impulsions 18 qui enregistre ainsi la consommation apparente. Ainsi, dans l'exemple décrit, les signaux de sortie du wattmètre 1 et du varmètre 2 sont convertis en signaux rectan gulaires. Etant donné que ceux-ci sont déphasés de 900 et que seule leur onde fondamentale est interprétée, on obtient par leur sommation une addition géométrique. Les harmoniques des signaux rectangulaires, superposés à l'onde fondamentale, sont également additionnés il est vrai dans l'additionneur 14 mais ensuite éliminés par filtrage de sorte qu'ils ne peuvent pas avoir d'effet sur le résultat de mesure et que pour les supprimer il suffit d'un seul filtre. Bien entendu, on peut omettre le filtre 15 si au lieu de celui-ci on branche un filtre dans le circuit de sortie de cha cun des convertisseurs 4, 6 ou si les convertisseurs sont de forme telle qu'ils engendrent directement des signaux sinusodaux exempts d' harmoniques. Les convertisseurs 4, 6 peuvent être constitués dans le cas le plus simple par un interrupteur de marche et d'arrêt à la suite duquel un condensateur est branché pour arrêter la composante de courant continu du signal d'impulsion appliqué à sa sortie. Une autre possibilité simple consiste à utiliser un inverseur qui n'inverse pas le signal correspondant à la puissance active ou réactive dans l'une de ses positions mais le transmet sous forme inversée cLcns l'autre position. Bien entendu, les convertisseurs , 5 peuvent en- gendrer au lieu de signaux rectangulaires, des signa x de courant alternatif ayant une autre forme de courbe. Il est particulièrement avantageux d'engendrer des signaux rectangulaires, ce qui peut se faire avec des moyens techniques relativement réduits et entraîne, par suite de la proportion d'harmoniques plus faible que dans les signaux rectangulaires, l'avantage que la qualité du filtre 15 peut être oins bonne. Un convertisseur 4 de ce genre est repré- senté sur la figure 2. Naturellement, le convertisseur 6 peut aussi être conçu selon la figure 2. Sur la figure 2, on a porté pour les entrées et les sorties du convertisseur 4 les références déjà employées sur la figure 1. L'entrée 3, dans l'unedes positions dun commutateur 21 commandé par le générateur 7 (figure 1) est relié directement à un amplificateur intégrateur 23 et dans l'autre position du com.u- tateur, elle lui est reliée par l'intermédiaire d'un inverseur 22. L'amplificateur intégrateur 23 est formé d'un amplificateur opérationnel 24 dans l'entrée duquel est branchée une résistance 25 et entre l'entrée et la sortie duquel est branché un condensatzur 26. La sortie de l'amplificateur intégrateur 23 forme la sortie 12 du convertisseur 4. Le commutateur 21 indiqué symboliquement sur la figure 2 peut être formé par exemple par deux transistors dont les électrodes de commande sont reliées à l'entrée de commande 8 de telle sorte que selon le signal de commande appliqué, l'un ou l'autre transistor est conducteur. Quand le coL.mutateur 21 se trouve dans la position représentée et quand un signal positif correspondant à la puissance active est appliqué à l'entrée 3, la tension à la sortie 12 augmente de façon linéaire par valeurs négatives, la pente de l'augmentation de tension étant proportionnelle à la puissance active. Quand le comr.utateur 21 commandé par le convertisseur 7 bascule à l'autre position, le sens d'intégration est inversé et la tension de sortie augmente de façon linéaire par valeurs positives. A la sortie 12, il apparat donc une tension triangulaire symétrique dont l'amplitude constitue une mesure de la puissance active. il faut toutefois maintenir aussi exactement que possible le déphasage de 900 exigé entre les deux signaux de commande émis par le générateur car il influence directement l'exacti- tude de mesure. Sur la figure 3, on a représenté un générateur de créneaux qui remplit cette condition de façon idéale. Un é- metteur d'impulsions 27, qui engendre des impulsions à une fréquence 4fO, est suivi d'une bascule 28 à la sortie Q de laquelle il apparaît une tension rectangulaire symétrique et à la sortie Q de laquelle il apparaît une tension rectangulaire qui est l'inverse de la précédente. Chacune des deux sorties est reliée à une autre bascule 29, 30 et les sorties Q de celles-ci fournissent des tensions rectangulaires symétriques déphasées de 900 entre elles. Pour mesureravantageusement la puissance apparente ou la consommation apparente dans un réseau polyphasé, on peut adjoindre à chaque phase un wattmètre et un varmètre et relier, pour chaque phase, le wattmètre et le varmètre à un additionneur qui émet un signal proportionnel à la somme de la puissance active et de la puissance réactive de chacune des phases. A la sortie des deux additionneurs, on peut alors relier les convertisseurs 4, 6 (figure 1). Comme on l'a montré, le procédé cécrit peut être pratiqué de façon simple à l'aide de composants électroniques connus. En fonction de la qualité des composants utilisés dans chaque cas, on peut obtenir n importe quelle précision de mesure. REVENDICATIONS 1 - Procédé de mesure de la puissance apparente ou de la consommation apparente dans lequel on engendre un signal proportionnel à la puissance active et un signal proportionnel à la puissance réactive et on additionne géométriquement ces deux signaux, procédé caractérisé par le fait que l'on transforme les deux signaux en grandeurs alternatives de fréquence constante, déphasées de 900 et d'amplitude proportionnelle respectivement à la puissance active et à la puissance réactive, que l'on additionne leurs valeurs instantanées et que l'on mesure l'ampli- tude de l'onde fondamentale de la grandeur alternative ainsi obtenue ou que l'on détermine son intégrale dans le temps. 2 - Compteur de puissance apparente ou de consommation apparente destiné à lamise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 et caractérisé par le fait qu'à la suite d'un wattmètre électronique est placé un convertisseur de courant continu en alternatif, qu'à la suite d'un varmètre électronique est placé un autre convertisseur de courant continu en alternatif, que les convertisseurs sont commandés par un générateur qui engendre deux signaux périodiques déphasés de 900 et que leurs sorties sont reliées à un additionneur. 3 - Compteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les convertisseurs sont agencés pour convertir un signal de courant continu en un signal rectangulaire ou en un signal triangulaire. 4 - Compteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le générateur est un générateur de créneaux. 5 - Compteur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les convertisseurs présentent chacun un amplifi cafteur intégrateur qui, par l'intermédiaire d'un commutateur commandé par le générateur de créneaux, est relié directement au wattmètre ou au varmètre dans l'une despositions de ce commutateur et leur est relié par l'intermédiaire d'un inverseur dans l'autre position. 6 - Compteur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le générateur de créneaux présente un émetteur d'impulsion et une bascule placée à la suite de celui-ci et que chacune des deux sorties de la bascule est reliée à une autre bascule. 7 - Compteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'à la suite de l'additionneur sont branchés un redresseur et un indicateur. 8 - Compteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'à la suite de l'additionneur sont branchés un redresseur, un convertisseur d'analogique en fréquence et un compteur d'impulsions. 9 - Compteur selon l'une des revendications 7 et 8 caractérisé par le fait qu'entre l'additionneur et le redresseur est branché un filtre. 10 - Compteur selon l'une des revendications 2 à 8 destiné à un réseau polyphasé et caractérisé par le fait qu'à chaque phase sont adjoints un wattmètre et un varmètre et que le wattmètre et le varmètre de chaque phase sont reliés à un additionneur dont la sortie est reliée au convertisseur.