Brevet FR2158247A1 — publié le 19730615

La présente invention a pour objet, d'une manière générale, un appareil à circuit inductif à noyau de fer comprenant au moins un premier enroulement relié à un réseau et un second enroulement raccordé à un équipement prévu pour une tension ou un courant nominal donné. D'une manière plus particulière, l'invention a pour objet un transducteur comprenant une self à noyau de fer mono- ou polyphasée, raccordée à un réseau mono- ou polyphasé, équipé d'un enroulement de contrôle dont les bornes sont raccordées à une source de courant continu et un régulateur relié à cette source de courant continu pour commander le courant qu'elle fournit. Lorsque dans un tel transducteur l'enroulement de contrôle est alimenté à partir d'une source de courant continu, constituée par un montage redresseur, cette source doit être à l'abri de surintensités. Cela est surtout nécessaire si les montages redresseurs sont par exemple des montages à thyristors. I1 existe déjà des transducteurs dont l'enroulement de contrôle est raccordé à un redresseur à thyristors. Dans ces redresseurs, on a constaté que des thyristors ont été'détruits par des courants transitoires d'intensité élevée. Pour remédier à cet effet néfaste, une résistance était normalement raccordée en parallèle à l'enroulement de contrôle. La résistance ainsi raccordée permettait d'éviter la destruction des thyristors ou autres redresseurs semiconducteurs, mais possédait l'inconvénient de constituer une charge importante et inutile pour le redresseur, d'augmenter la constante de temps du transducteur et d'allonger ainsi son temps de réponse, ce qui diminue fortement son efficacité. L'invention a pour but de supprimer les dangers que constitue un courant transitoire pour ltéquipement relié à l'appareil à circuit inductif. Elle est caractérisée par une diode dite de roue libre, raccordée entre les bornes du dit second enroulement de manière à le court-circuiter pour le courant induit dans le second enroulement, et par un dispositif d'interruption raccordé en série avec la diode, fermé en l'absence de tension aux bornes du dit premier enroulement et actionné pour ouvrir le circuit de la diode après l'amortissement du courant transitoire induit par la mise sous tension du dit premier enroulement. Dans le cas où le circuit inductif est un transducteur, l'inventeur a remarqué que les courants transitoires étaient induits dans l'enroulement de contrôle uniquement au moment de l'application de la tension alternative au premier enroulement lors de l'enclenchement du disjoncteur. Une magnétisation rémanente du circuit magnétique du transducteur due à une magnétisation antérieure de celui-ci semble être la cause du phénomène transitoire; en effet, les courants transitoires sont toujours de même sens que le sens normal de courant de contrôle et les précautions nécessaires pour protéger les redresseurs ne doivent être prises qu'au moment de l'enclenchement du disjoncteur, pendant la durée du phénomène transitoire de suppression du magnétisme rémanent. L'invention évite ces inconvénients et réduit encore davantage ledanger de sollicitation, par des courants transitoires intenses, des redresseurs semiconducteurs. Elle est caractérisée par une diode, dite de roue libre, raccordée entre les bornes de l'enroulement de contrôle de manière à court-circuiter celui-ci pour le courant induit dans l'enroulement de contrôle, et par un dispositif d'interruption, raccorde en série avec la diode de roue libre, fermé en 1' absence de tension à l'entrez du transducteur, et actionné pour ouvrir le cir cuit de la diode de roue libre après l'amortissement d'un courant transitoire induit par la mise sous tension du transducteur. L'invention est expliquée ci-dessous par rapport à un exemple d'une forme d'exécution d'un transducteur incorporé dans un compensateur statique d'énergie réactive d'un réseau électrique dont le schéma est représenté sur l'unique figure du dessin annexé. Des compensateurs statiques utilisant des transducteurs sont en soi connus et sont utilisés depuis un certain temps pour remplacer des compensateurs synchrones classiques, car ils présentent de nombreux avantages par rapport à ces derniers. Le compensateur statique d'énergie réactive selon l'invention est représenté par un ensemble d'éléments à l'intérieur d'un cadre 1 en lignes brisées. Il est constitué essentiellement par un jeu de syrtes RST relire à un réseau tripha ~ sé 2 par l'intermédiaire d'un disjoncteur général 3, par un dispositif ue mebore 4 de lténergie réactive, par plusieurs groupes de condensateurs et réactances 5, destinés à la compensation de lténergie réactive et au filtrage d'harmoniques, par un transducteur 6 pour permettre la variation de la compensation de lténer- gie réactive, et par une source de courant continu 7 influencée par le dispositif de mesure 4 et commandant la quantité d'énergie réactive absorbée par le transducteur 6. Le jeu de barres R, S, T est raccordé à travers des interrupteurs appropriés, par exemple, des disjoncteurs 8 à divers appareils utilisateurs d'énergie électrique, non représentés, alimentés par le réseau 2. Des interrupteurs appropriEs, par exemple des disjoncteurs 9 et des sectionneurs 10, sont prévus pour déconnecter du jeu de barres les groupes de condensateurs et réactances 5, le transducteur 6 et la source de courant continu 7. Le dispositif de mesure 4 comprend des transformateurs de courant 11 et des transformateurs de tension 12 au moyen desquels il est possible de mesurer l'é- nergie réactive absorbée par l'ensemble des appareils utilisateurs et par le compensateur 1. Les tensions de sortie des transformateurs de courant et de tension 11 et 12 servent à calculer les grandeurs UI sin t pour les différentes phases. Ce calcul se fait dans un régulateur 13 dont les signaux de sortie apparaissent sur des conducteurs 14, sont fonction du facteur de puissance de réseau, et servent à la commande de la source de courant continu 7. Le groupe des condensateurs et réactances 5 est composé de plusieurs filtres d'harmoniques, par exemple d'un premier filtre 15 dont la fréquence de résonance bo est de 250 Hz (harmonique d'ordre 5 pour une fréquence de 50 Hz), d'un second filtre 16 pour l'harmonique d'ordre 7 et un troisième filtre 17 pour l'harmonique d'ordre 11. Chacun de ces filtres peut comprendre un agenc-ment de la batterie des condensateurs comme montré sur le dessin, permettant de détecter un déséquilibre éventuel de celle-ci au moyen d'enroulements 18 de transformateurs de courant. D'autres appareils de mesure ou de contrôle protégeant le réseau 2 et le compensateur 1, par exemple contre des surintensités, peuvent être prévus, mais ne sont pas montrés. Parallèlement au groupe des condensateurs et réactances 5 est disposé un transducteur 6 constitué par une self triphasée 19 à noyau de fer saturable à l'aide d'un enroulement de contrôle 20. L'enroulement 20 est alimenté par un courant continu fourni par la source de courant continu 7. Cette dernière comprend un redresseur constitué par des thyristors 21 reliés au jeu de barres par un transformateur 22. Ce transformateur 22 est nécessaire dans cet exemple parce que la tension du jeu de barres est très élevée, par exemple 6 000 V. Les thyristors 21, au nombre de six, sont commandés en fonction du facteur de puissance du résesu par les tensions de commande apparaissant sur les conducteurs 14 reli és à leurs électrodes de conmande. La description ci-dessus s'applique à des éléments communs aux compensateurs statiques connus et au compensateur statique particulier représenté sur le dessin. Ces compensateurs fonctionnent comme suit: Le groupe de condensateurs et réactances constitué par des filtres dtharmo- niques 15 à 17 échange des courants harmoniques avec les appareils utilisateurs reliés à travers les interrupteurs 8. Ces courants harmoniques ne doivent alors pas être fournis par le réseau 2. Le transducteur 6 constitue une charge inductive variable pour le réseau. Il est commands de telle manière que la charge inductive globale du réseau varie dans des limites prédéterminées relativement faibles.Pour faire varier la charge inductive du transducteur en raison inverse de la charge inductive des appareils utilisateurs d'énergie électrique, les thyristors 21 sont commandés par le régulateur électronique 13. Ce dernier élabore des signaux de sortie qui tiennent compte de la mesure de la valeur de 1' énergie réactive Ul sin Y . Sous l'effet de la mesure de la valeur de lténergie réactive, le régulateur 13 commande une augmentation ou une diminution rapide du courant continu fourni par les thyristors 21. Lorsque la composante capacitive du courant dans le réseau atteint une valeur qui détermine un facteur de puissance capacitif inférieur à la limite prédéterminée, les signaux de sortie du régulateur apparaissant sur les conducteurs 14 font augmenter le courant fourni par les thyristors 21 jusqu'au moment où la charge inductive complémentaire ainsi déterminés par le transducteur ramène le facteur de puissance à la valeur fixée. Lorsque la charge inductive augmente à cause des appareils utilisateurs d'énergie électrique et que le facteur de puissance capacitif dépasse la limite fixée ou même que la charge devient inductive, le courant fourni par le redresseur diminue et de ce fait aussi le courant alternatif inductif parcourant la self triphasée 19 du transducteur. Au moment de l'enclenchement du disjoncteur 3, si comme c'est généralement le cas, les sectionneurs et disjoncteurs 9 et 10 sont enclenchés, un courant transitoire relativement important s'établit dans le circuit de l'enroulement de contrôle 20 et les thyristors 21. L'intensité de ce courant transitoire peut atteindre des valeurs suffisantes pour détruire des thyristors 21, si on permettait à ce courant de les traverser. Déjà dans les transducteurs connus, on a paré ce danger au moyen d'une résistance branchée en parallèle sur l'enroulement de contrôle 20. Mais cette résistance possédait l'inconvénient de constituer une charge supplémentaire importante pour le redresseur, et d'allonger le temps de réponse du transducteur. Dans l'exemple montré sur le dessin et suivant l'invention, une diode 23, dite de roue libre, est raccordée entre les bornes de l'enroulement de contrôle 20 et orientée de manière à le court-circuiter pour le courant induit dans cet enroulement de contrôle. On a constaté qusau moment de l'enclenchement du disjoncteur 3, un courant transitoire d'intensité dangereuse circulait toujours dans la direction normale du courant de contrôle. La diode 23 permet donc de court-circuiter les courants transitoires dangereux et de protéger ainsi les transistors 21, sans cependant diminuer le courant d'excitation qui doit traverser l'enroulement de contrôle 20. Dès que le phénomène transitoire a disparu, la diode 23 n'est plus utile et peut être mise hors circuit. Cela vaut aussi pour n'importe quel autre appareil à circuit inductif auquel l'invention peut être appliquée.Pour ce faire, un dispositif d'interruption approprié est raccordé en série avec la diode 23 entre les bornes de l'enroulement 20. Ce dispositif d'interruption doit être actionné après la disparition du courant transitoire. Une manière particulièrement simple de répondre à ces exigences consiste à connecter I'entrée de l'enroulement 19 du transducteur, éventuellement à travers un transformateur 24, une minuterie 25 et un relais, comprenant une bobine 26, un contact normalement fermé 27 et un contact normalement ouvert 28. Le contact normalement fermé 27 est raccordé dans le circuit de la diode 23. Le contact 28 est un contact de maintien pour la bobine 26. Au moment de l'apparition de la tension à I'entrée de la self 19, la minuterie compte un certain nombre de demiondes et ensuite met sous tension la bobine 26.Celle-ci reste excitée, grâce au contact de maintien 28, jusqu'a ce que la tension disparaît à I'entrée de la self 19 du transducteur. De ce fait, le contact 27 s'ouvre après un temps téter miné, compté à partir de la mise sous tension de la self 19 du transducteur. Ce temps peut atteindre par exemple quelques secondes. Dans le cas d'autres appareils à circuit inductif, ce temps peut être aussi court qu'une ou deux demiondes. Pour protéger la diode 23 contre des pointes de courant, une petite self 29 est disposée en série avec la diode 23. Dans le circuit du redresseur à thyristors 21 et 1 'enroulement de contrôle 20, une self 30 d'un ordre de grandeur entre 1 mH et 0,05 mH est souhaitable pour protéger les thyristors. Cependant, cette self 30 n'est pas nécessaire si des précautions sont prises pour que le disjoncteur 3 ne puisse pas s'enclencher au moment où les thyristors sont enclenchés. REVENDICATIONS. 1. Appareil à circuit inductif à noyau de fer comprenant au moins un premier enroulement relié à un réseau et un second enroulement raccordé à un équipement prévu pour une tension ou un courant nominal donné, caractérisé par une diode, dite de roue libre, raccordée entre les bornes du dit second enroulement de manière à le court-circuiter pour le courant induit dans le second enroulement et par un dispositif d'interruption, raccordé en série avec la diode, fermé en 1' absence de tension aux bornes du dit premier enroulement, et actionné pour ouvrir le circuit de la diode après l'amortissement d'un courant transitoire induit par la mise sous tension du dit premier enroulement. 2. Circuit à transducteur, comprenant une self à noyau de fer mono- ou polyphasée raccordée à un réseau mono- ou polyphasé et équipé d'un enroulement de contrôle dont les bornes sont raccordées à une source de courant continu constituée par un montage de redresseurs, caractérisé par une diode, dite de roue libre, raccordée entre les bornes de l'enroulement de contrôle de manière à le court-circuiter pour le courant induit dans l'enroulement de contrôle et par un dispositif d'interruption raccordé en série avec la diode de roue libre, fermé en l'absence de tension à I'entrée du transducteur et actionné pour ouvrir le circuit de la diode de roue libre après l'amortissement d'un courant transitoire induit lors de la mise sous tension de la self du t;rrrasducteur. 3. Circuit suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la diode de roue libre est raccordée en série avec une self. 4. Circuit suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le dispositif d'interruption comprend une minuterie raccordée à l'entrée de la self du transducteur et un relais comprenant une bobine, un contact normalement fermé raccordé en série avec la diode de roue libre, et un contact normalement ouvert agissant comme contact de maintien pour le relais; la bobine du relais étant reliée à la minuterie. 5. Circuit suivant une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'une self de grandeur adéquate est raccordée en série avec les redresseurs et le circuit en parallèle de 1 'enroulement de contrôle avec la diode de roue libre et le dispositif d'interruption. 6. Compensateur statique d'énergie réactive comprenant un jeu de barres relié à un réseau mono- ou polyphasé, un dispositif de mesure de lténergie réactive dont ltentrée est reliée au jeu de barres et dont la sortie constitue un régulateur pour une source de courant d'un transducteur relié au jeu de barres en parallèle avec les appareils utilisateurs d'énergie électrique et avec plusieurs réactances, chacune mise en série avec un condensateur approprié, caractérisé en ce que le transducteur est un transducteur suivant une des revendications précédentes.