Brevet FR2543303A1 — publié le 19840928

-1 Circuit électrique d'essai permettant de simuler, sur une période, un courant à 60 Hz avec une source de courant à 50 Hz et procédé d'utilisation de ce circuit Circuit électrique d'essai permettant de simuler, sur une période, un courant à 60 Hz avec une source de courant à 50 Hz et procédé d'utili- sation de ce circuit. La présente invention concerne un circuit électrique d'essai per- mettant de simuler, lors d'un essai de coupure de courant de défaut par un disjoncteur, les caractéristiques d'une onde de courant à 60 Hz avec une source de courant à 50 Hz. En effet, lorsque l'on veut essayer, en Europe, des disjoncteurs destinés à être insérés dans des réseaux à 60 Hz, on est obligé de recourir à des artifices car la plupart des stations d'essais européennes de grande puissance ne sont équipées que d'alternateurs ou de circuits d'essais à 50 Hz. Or, pour vérifier le pouvoir de coupure des disjoncteurs à 60 Hz, surtout pour les disjoncteurs autopneumatiques à SF 6 qui utilisent en partie l'énergie de l'arc dans le processus de coupure, il est nécessaire di de pouvoir simuler l'onde de courant à 60 Hz, sa durée d'arc, son i- maximal et son énergie afin de reproduire l'effet de bouchage dû à l'arc. Pour un courant d'amplitude donnée, dans le cas d'une fréquence de 60 Hz, comparée à une fréquence de 50 Hz, l'énergie de l'arc est plus faible, car la durée d'une alternance n'est que de 8,33 ms au lieu de 1 Oms, mais la pente de courant à son passage par zéro est plus-raide de 20 %. La présente invention, a donc pour but un circuit permettant de faire des essais de coupure de disjoncteurs avec une source de courant à 50 Hz en simulant, sur une période, les caractéristiques d'une onde de courant à 60 Hz. La présente invention a done pour objet un circuit électrique d'essais permettant de simuler, sur une période, un courant à 6 O Hz avec une source de courant à 50 Hz pour l'essai du pouvoir de coupure d'un disjoncteur destiné à un réseau à 60 Hz comprenant en série, aux bornes de ladite source, un premier enclencheur, une première réactance et ledit disjoncteur à essayer, caractérisé en ce qu'une seconde réactance, de -2 valeur réglable, est disposée en série dans le circuit, un deuxième enclencheur étant branché en parallèle aux bornes de ladite seconde réactance. L'invention sera bien comprise à la lumière de la description d'un exemple de réalisation de l'invention, faite ci-après en regard du dessin annexé dans lequel: La figure 1 montre un circuit électrique d'essais selon l'inven- tion. La figure 2 donne une représentantion graphique d'une onde de cou- rant pouvant être obtenue par le circuit de la figure 1 lors d'un essai avec simulation de courant symétrique à 6 O Hz. La figure 3 est l'équivalent de la figure 2 mais pour un essai en simulation de courant asymétrique à 60 Hz. La figure 4 donne les valeurs du déphasage t f et du rapport des valeurs de la seconde réactance à la première en fonction du pourcentage d'asymétrie - Le circuit d'essai de la figure 1 comprend en série, sur une ali- mentation comprenant un alternateur 1 à 50 Hz et un transformateur 2 dont le secondaire fournit une tension U, un premier enclencheur 3, une pre- mière réactance X 1, une deuxième réactance X 2 et un disjoncteur 4 à essayer En parallèle, aux bornes de la réactance X 2 est branchée un deuxième enclencheur 5. Le fonctionnement est le suivant: 1/ cas d'un essai en simulation de courant symétrique à 60 Hz. Le disjoncteur 4 est fermé Les enclencheurs 3 et 5 sont ouverts et la tension est V aux bornes du secondaire du transformateur 2. Sur la figure 2 on a représenté en trait interrompu le tension délivrée par le transformateur. On ferme l'enclencheur 3 au temps to correspondant à un déca- lage à q = 0,35 radian soit 20 par rapport à un extremum de la tension U On obtient ainsi un courant I 1 à 50 Hz asymétrique dont la deuxième alternance t 3 t 2 dure 8,33 ms correspondant à la durée d'une alternance d'un courant symétrique à 60 Hz, la première alternance t 2 - t durant 11,67 ms. o A l'instant t 1 par exemple correspondant à 16,66 ms avant t 3 c'est- à-dire à la durée d'une période d'un courant à 60 Hz, les contacts du -3disjoncteur 4 se séparent Le courant Il qui passait de to à t 1 dans les doigts des contacts fermés du disjoncteur 4 passe maintenant, à partir de t 1 (point A), dans l'arc qui s'établit entre les contacts ouverts du disjoncteur. On ferme l'enclencheur 5 pour qu'à l'instant t 2, du passage du courant I 1 à zéro, la réactance X 2 soit shuntée par l'enclencheur 5; le courant, dans la seconde alternance t 3 t 2 prend alors la valeur I 2 donnéepar la seule réactance Xi en supposant qu'il n'y a pas coupure du courant à l'instant t 2 L'extinction de l'arc du disjoncteur s'effectue à l'instant t 3. La partie de la courbe I 1 située entre t 2 et t 3 représente la suite du courant I 1 de la première alternance si on n'avait pas fermé l'enclencheur 5. La courbe I 3 entre t 1 et t 2 représente une alternance d'un vrai courant symétrique à 60 Hz. Le courant qui passe réellement dans le circuit est donc repré- senté par le courant I 1 entre t O et t 2 et par I 2 entre t 2 et t 3 On a représenté en trait plus épais ce courant, de t 1 à t 3 période o ce courant passe par l'arc établi entre les contacts du disjoncteur. Pour obtenir deux alternances du courant d'arc t 2 tiet t 3 t 2 caractérisées par la même énergie des alternances correspondant à un courant à 60 Hz (courbes I 3 et 12) avec 8,33 ms pour chaque Ualternance, les calculs montrent qu'on doit avoir Xi = X 2 = 1,41 160 dans laquelle I 60 représente la valeur efficace du courant à 60 Hz que l'on veut simuler et U la valeur efficace de la tension. Au point t 3, la tension rétablie est donnée par l'équation Ut 3 = V i 2 cos ( 1001 rtt 3 0,35rd) Pour obtenir une tension rétablie correcte, ainsi que son régime transitoire, on peut augmenter) et Xi dans le même rapport En cas d'insuffisance de puissance électrique pour obtenir la tension et le courant en essai direct, les essais synthétiques de coupure par injec- tion de courant ou de tension à l'instant t 3 sont possibles par exemple selon les règlements de la commission électrotechnique interna- tionale (CEI). 2/ Cas d'un essai en simulation du courant asymétrique à 60 Hz. -4 - On ferme l'enclencheur 3 au temps to Ce temps to est choisi par rapport à un extrémum de la courbe de tension en fonction de l'asymé- trie désirée de l'essai. Dans le cas de la figure 3, o l'on a simulé un courant I 60 asymé- trique à 60 Hz ayant un taux d'asymétrie de 50 %, le décalage t T entre un extrémum de la courbe de la tension O et le temps to de fermeture de l'enclencheur 3 est de + 0,2 radian pour un circuit ayant une constante de temps de 60 ms. La figure 4 donne une courbe A f de ce décalage en fonction du taux d'asymétrique désiré - On voit sur cette courbe qu'un décalage A de 0,2 radian donne une asymétrie de 50 % L'onde de courant asymétrique commence par une petite onde suivie d'une grande onde. On ferme donc l'enclencheur 3 pour qu'en to, le courant s'établisse et prenne la valeur I 1 figure 3 En t 1, 16,66 ms avant t 3, les contacts du disjoncteur 4 se séparent, le courant I 1 passe alors dans l'arc qui se produit entre les contacts En t 2, au moment du passage par zéro du courant, l'enclencheur 5 shunte la réactance X 2 Le courant prend alors la valeur 12 L'extinction de l'arc intervient à l'instant t 3. L'exemple représenté figure 3 montre la coupure du disjoncteur après une petite onde suivie d'une grande onde de courant, c'est le cas le plus contraignant pour le disjoncteur. Les caleuls donnent X 1 = 0,78 U étant la valeur efficace de la tension et I 60 la valeur efficace du courant à 60 Hz que l'on veut simuler. La valeur de X 2 est donnée en fonction de X 1 par la courbe de la figure 4 Dans le cas d'une aymétrie de 50 % telle que représentée sur la figure 3, la figure 4 donne 2 = 1 4 d'ou X = 1 4 X 1 x 1 14 ou 21,X Au point t 3, la tension rétablie est donnée par l'équation Ut = 2 cos ( 100 1 t 3 + 0, 20) La valeur 0,20 étant le décalage j 3 en radian. Comme dans le cas de coupure de courant symétrique l'utilisation de la méthode d'essai synthétique à l'instant t 3 est possible selon les règlements de la CEI. -5 REVENDICATIONS 1/ Circuit électrique d'essai permettant de simuler, sur une période, un courant 160 à 60 Hz avec une source de courant à 50 Hz délivrant une tension L) pour l'essai du pouvoir de coupure d'un disjoncteur ( 4) des- tiné à un réseau à 60 Hz comprenant en série, aux bornes de ladite source, un premier enclencheur ( 3), une première réactance Xi et ledit disjoncteur ( 4) à essayer, caractérisé en ce que une seconde réactance X 2, de valeur réglable, est disposée en série dans le circuit, un deuxième enclencheur ( 5) étant branché en parallèle aux bornes de ladite seconde réactance X 2 2/ Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que X 2 =X = O pour des essais de coupure de courants symétriques. 3/ Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que X 1 = 0,78 I pour des essais de coupure de courants asymétriques. 4/ Procédé d'utilisation du circuit électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on ferme ledit premier enclencheur ( 3)-avec un décalages If = 0,35 radian par rapport à un extrémum de la ten- sion O, permettant de simuler un dit courant I 60 symétrique. / Procédé d'utilisation du circuit électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on ferme ledit premier enclencheur ( 3) avec un décalage f Tf, par rapport à un extrémum de la tension V, déterminé selon le pourcentage d'asymétrie désiré de l'essai, par la courbe de la figure 4, la valeur correspondante de 2 Xg 1 étant déterminé par la courbe correspondante de cette même figure.