FR 2225864 A1 19741108 FR 7312822 A 19730410 ta présente invention concerne un synchrocoupleur rapide et automatique destiné à permettre le couplage de deux sources de tension et plus particulièrement, le couplage d'un alternateur et d'un réseau. Pour pouvoir effectuer un couplage de deux sources électriques alternatives de même nature (mêmes amplitudes de tension et même fréquence) il faut attendre que les tensions des deux sources aux points de connexion aient les mêmes caractéristiques. I1 faut donc que les modules des tensions soient les mêmes, que les tensions soient en phase et possèdent une même fréquence. La condition sur les fréquences peut être remplacée par une condition de glissement -nul, le glissement correspondant à l'écart des fréquences des tensions des sources à coupler. La principale difficulté du couplage de deux sources alternatives est de surveiller les caractéristiques instantanées des deux sources et de donner l'ordre de couplage lorsque ces caractéristiques remplissent certaines conditions. LesMdispositifs connus jusqu'à présent permettent d'effectuer le couplage automatique ou non, sous certaines conditions, appelées "conditions idéales". Dans ces dispositifs, on mesure les différences de phase, de fréquence et d'amplitude des deux tensions et le couplage est effectué lorsque ces différences sont inférieures à des valeurs déterminées indépendantes les unes des autres0 Dans le cas particulier d'un couplage d'un alternateur et d'un réseau, ce couplage ne provoque pas de contraintes imporvantes sur l'alternateur puisque ses caractéristiques de tension sont pratiauement les mêmes que celles du réseau au moment du couplage.Cependant, il faut parfois attendre assez longtemps avant de pouvoir effectuer le couplage qui, en général, nécessite des réglages dont la durée totale est rarement inférieure à quelques minutes. Lorsqu'il s'agit d'un couplage programmé, cette durée de préparation et de réalisation du couplage n'est en général, pas critiaue. Mais elle devient un inconvénient important lorsqu'on désire recoupler rapidement-deux sources déconnectées à la suite d'un incident. le dispositif de l'invention permet d'éviter ces inconvénients et d'effectuer uncouplage, dont la durée est très inférieure à la durée nécessaire aux couplages effectués avec les dispositifs de l'art antérieur. le synchrocoupleur rapide selon l'invention permettant de coupler deux sources de tension alternative met en oeuvre un disjoncteur pour connecter les sources entre elles, des systèmes de détermination des différences d'angle électrique, de fréquence, et dtamplitude des deux tensions et est caractérisé en.ce qu'il comprend un système de couplage qui compare la différence de fréquence et d'amplitude des deux tensions à des valeurs prédéterminées et compare la différence d'angle électrique des deux tensions à des valeurs dépendant de la différence de fréquences mesurées et de constantes. prédéterminées, ce système de couplage donnant l'ordre de couplage dans le cas de comparaisons favorables, ce qui permet un couplage sans attendre les conditions idéales mais en garantissant un niveau de contrainte inférieur à un niveau choisi au préalable. Selon une autre caractéristique importante de l'invention, le système de couplage du synchrocoupleur rapide compare la différence d'angle des deux tensions à des valeurs dépendant de la différence mesurée de fréquence et des délais de fonctionnement maximal et minimal du disåoncteur après envoi de l'ordre de couplage, ces valeurs étant obtenues par le produit du glissement des deux tensions, de la pulsation du courant et des délais maximal ou minimal de déclenchement du disjoncteur, à une constante près et en différentes combinaisons. Selon une autre caractéristique de l'invention, le système de mesure de la différence d'angle entre les deux tensions est composé d'un compteur-décompteur qui permet d'obtenir et d'afficher la différence d'angle en degré et en signe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif pour illustrer un mode de réalisation de l'invention correspondant à la fonction couplage d'un alternateur et d'un réseau et sur lequel - la figure i représente l'évolution du maximum du couple électromagnétique réduit en fonction du rapport du module des tensions - la figure 2 représente l'évolution du couple total maximal en fonction de l'angle de couplage (négatif) et du glis sement - la figure 3 représente l'évolution du couple total maximal en fonction de l'angle de couplage (positif) et du glissement - la figure 4 représente le domaine du couplage à l'in térieur duquel C # 3 Cn et la détermination du domaine apparent à écart de tension nulle ; - la figure 5 représente le domaine de couplage linéarisé - la figure 6 représente le schéma synoptique du synchrocoupleur de l'invention - la figure 7 représente l'obtention du contour du domaine apparent de couplage - la figure 8 représente l'élaboration du signal proportionnel à l'écart relatif des modules des tensions - la figure 9 représente l'élaboration de la gamme de l'écart relatif de tension - la figure Il représente le raccordement du convertisseur de glissement - la figure 10 représente le déphasage de la tension alternateur et de la tension réseau ;; - - la figure 12 représente le schéma synoptique de la fonction angle - la figure 13 représente l'allure de la fonction auxiliaire X et des signaux de comptage et de comptage pour positif et nnégatif - la figure 14 représente la mise en oeuvre de l'ensemble comptage-dé comptage ; - la figure 15 représente le schéma synoptique du circuit d'obtention de l'ordre logique de couplage ; - la figure 16 représente le schéma synoptique de rac cordeent des différentes fonctions - la figure 17 représente les raccordements pour la mise en oeuvre du synchrocoupleur sur un modèle analogique de réseau (microréseau) ;; représente l'évolution de À f (g) au - la figure 18 cours d'un essai de recouplage (derniers instants) ; - la figure 19 représente l'évolution des principales grandeurs caractéristiques lors de l'opération de découplage commandée par le synchrocoupleur selon l'invention - la figure 20 représente l'évolution des principales grandeurs caractéristiques lors de l'opération de couplage. La description qui va suivre se rapportera à un dispositif permettant de coupler un alternateur à un réseau sans que cela diminue la généralité de la description. On emploiera indifféremment les termes "écart de fréquence", "glissement" sachant que le glissement, en pourcent, est le rapport de l'écart de fréquence à 100 fois la valeur de la fréquence réseau ; celle-ci pouvant être considérée comme constante pendant le couplage, la correspondance écart de fréquence" et "glissement" est biunivoque. Préalablement à la description du dispositif, il est nécessaire d'analyser les contraintes sollicitant l'alternateur dans le cas d'un couplage avec écarts d'angle électrique, de fréquence et d'amplitude des tensions afin de préciser les conditions de fonctionnement du dispositif dans l'application envisagée ici. Pour définir les caractéristiques des contraintes maximales applicables à un alternateur donné lors d'une opération de couplage hors des conditions idéales et afin de donner le maximum de généralités aux règles retenues, on a envisagé le raisonnement suivant : Afin de s'affranchir de l'influence des caractéristiques technologiques de réalisation des machines (calage des enroule ment s stator et rotor - réalisation des accouplements - fixation des capots de frettes rotor etc...), on a cherché à associer, pour les comparer, les contraintes dues au couplage hors des conditions idéales à des contraintes de même nature physique que l'on sait pouvoir, ou devoir, être supportées par la machine. Tel est le cas des contraintes résultant des court-circuits réseau. On a choisi pour caraotériser les contraintes de couplage, de raisonner par comparaison avec l'amplitude du couple appliqué all rotor de l'alternateur par une perturbation de type donnée. Ainsi, la limite de contraite choisie dans cette réalisation est telle que la valeur du couple maximal électromagnétique d'entrefer est égle à 3 fois la valeur du couple nominal Cn de l'alternateur. Cette valeur est comparable à celle du couple maximal produit par un court-circuit monophasé sur les barres Il T d'un grcupe turboalternateur, ce dernier fonctionnant initialement à a puissance nominale.Comme un tel court-circuit est toujours possible, il est bien évident qu'un alternateur doit pouvoir supporter, exceptionnellement, un niveau de contrainte au moins égal à celui qui a été choisi. I1 s'agit donc, désormais, de déterminer l'influence des écarts d'angle électrique, de fréquence et d'amplitude des tensions sur le couple électromagnétique d'entrefer de l'alterna- teur et ensuite, d'évaluer les fourchettes admissibles en décalage angulaire entre les phases des tensions alternateur 7a et réseau Vr, en glissement g et en écart d'amplitude relative des tensions #V . . le calcul des grandeurs électriques caractéris- Va tiques des contraintes appliquées a été effectué en considérant les premiers instants suivant le couplage. L'impédance totale x" exprimée en valeur réduite, tient compte - de la réactance subtransitoire de l'alternateur que l'on a considéré comme non saturé et pourvu d'un rotor avec cage d'amortisseur ; - de la réactance du transformateur de groupe ; - de la rcactance du réseau @ L'expression du couple électromagnétique, en grandeur r duite, évaluée par rapport au couple nominal Cn, développé en supposant # = g = @ est de la forme Ce = - a a Va t sin sin LCJt xl cos W I Vr j I Vr I où cos Cf est le facteur de puissance de l'alternateur.La figure 1 montre les variations du maximum de ce couple en fonction du paramètre Va Vr On remarque qu'un écart relatif d'environ 15 4 entre les modules de Va et Vr' ce qui est une valeur importante, donne lieu, au couplage, à un à-coup de couple maximal égal à la moitié du couple nominal. L'expression du couple électromagnétique, en grandeur réduite évaluée par rapport au couple nominal Cn, développé en supposant que les amplitudes de tension sont égales, donc que = = o, en fonction des trois variablesX, g, et t instant du couplage, est de la forme La figure 2 montre les variations du maximum de ce couple en fonction de > et pour différentes valeurs du glissement. De plus, lorsque le glissement n'est pas nul, l'inertie de la machine, qui fait passer l'angle de couplage # d'une valeur #1 à une valeur #2, conduit à prendre en compte un surcroît de couple. On peut le calcuier à partir : - de l'équation mécanique - de l'expression du temps de lancer J#@ T = Pn - et de l'expression du couple électromagnétique initial pour un angle de couplage 3 Va2 Ce = . sin w Exprimé en valeur réduite, ce couple supplémentaire a pour expression :: 1 rin Brc cos (cos Tgxn cosCP sinr x" co1sw sin Arc cos (cos ss )- sinA le couple maximal total qui peut être développé aux premiers instants du couplage, est donc la somme : - du couple électromagnétique Ce aux tout premiers instants - du couple supplémentaire #C calculé ci-dessus. les figures 2 et 3 représentent le réseau de caractéristiques à utiliser pour la détermination des contraintes en couple évaluées en fonction du glissement et de l'angle de couplage pour la machine étudiée. Sur les réseaux des figures 2 et 3, il n'a été tenu compte du surcroit de couple ni uniquement dans le cas où celuici est positif, c'est-à-dire dans le cas où il s'ajoute au couple électromagnétique. Ceci se produit lorsque ss et g sont de signes opposés. le couple d'origine asynchrone qui se développe dès que Avarie en fonction du temps a été négligé puisque, seule la contrainte de couplage maximale développée après le couplage est étudiée ici. Pour une contrainte maximale en couple donnée, on peut définir à partir des expressions ci-dessus les plages admissibles de variation des différents :paramètres et les traduire sous forme de domaines à l'intérieur desquels l'opération de couplage est considérée possible. Puisque trois paramètres sont variables, ce domaine est à trois dimensions et, en particulier, si l'on fixe à à une valeur donnée, # et g pourraient varier dans un domai- V ne à deux dimensions.Par exemple la figure 4 montre, pour un écart d'amplitude de tension nul et dans le plan (h, g), un do maine de couplage défini par les courbes : AB = A 1 (g) et CD = # 2 (g), construites à partir des courbes des figures 2 et 3 et par les droites g = ± 2,8 gs On voit que l'angle électrique maximum de couplage est d'environ + 28 degrés pour un glissement nul. Si donc le point ( h , g) représentatif du couplage se trouve à l'intérieur de ce domaine et en supposant nul l'écart d'amplitude de tension, on est assuré d'avoir un couple électromagnétique d'entrefer inférieur à trois fois le couple nominal. Bien entendu, si l'on augmente la limite du couple admissible, ce domaine se trouvera élargi. La figure 5 représente le m8me domaine que la figure 4, mais celui-ci a été linéarisé et symétrisé et le glissement est limité à + 2 %. Cette linéarisation permet une élaboration du domaine beaucoup plus commode à l'aide de circuits logiques. Pour tenir compte du temps de réponse du disjoncteur après que l'ordre de couplage a été envoyé, il a été défini un domaine apparent dont les contours sont À #1 + tm g ut pour g > o À = # 2 + tM g WJ pour g 7 o A = À 1 + tM g \i3 pour g g A = ss 2 + tm g IL > pour g La surface du domaine apparent est d'autant plus réduite que l'écart tM - tm est plus grand. On suppose, par exemple, que le glissement reste à une valeur constante avant le couplage et A diminue. Sur la figure 4, le point représentatif des caractéristiques # et g, décrit la droite a A'. Lorsque # est en a, l'ordre de couplage est donné, si la condition d'écart d'amplitude des tensions est remplie. le disjoncteur effectuera le couplage, au plus tôt quand sera en b, donc à l'intérieur du domaine. l'ordre de couplage ne doit pas être maintenu au-delà de c, car, dans le cas contraire, si le temps de réponse du disjoncteur est tM, le couplage serait effectué au-delà du point d, donc en-dehors du domaine de couplage. La création du domaine apparent permet donc de tenir compte du temps de réponse du disjoncteur et de la dispersion non négligeable de ces temps de réponse. Si le domaine apparent est construit à partir du domaine de couplage linéarisé et symétrisé, il est bien évident que le domaine apparent sera lui-même linéarisé et symétrisé comme représenté sur la figure 7. L'ordre de fermeture n'est donné au disjoncteur que lorsque le point figuratif du couplage est situé à l'intérieur du domaine apparent, compte tenu des paramètres limitatifs qui ont été affichés, tels que l'angle de couplage maximal, le glissement maximal et si, de plus, l'écart de tension est inférieur à une valeur choisie et Si aucune interdiction de manoeuvre émanant de 'extérieur ou de l'intérieur de l'appareil (consignation, sécurité) ne vient sty opposer. Le dispositif possède cinq fonctions élémentaires qui ont chacune un rôle spécifique qui apparat sur la figure 6. la fonction alimentation A (figure 6) élabore et délivre les tensions stabilisées nécessaires au fonctionnement du dispositif. Dans la réalisation décrite, ces tensions sont + 15 V pour les circuits analogiques + 5 V pour les circuits logiques +200 V pour les circuits d'affichage en l'occurence des tubes @IXIE. De plus, un déphaseur RC intégré, réglé à 30 , permet de vérifier instantanément toute la chaste de mesure et d'affichage de l'angle par simple manoeuvre d'un interrupteur d'aff i- chage. La fonction tension B (figure 6) élabore un signal significatif de écart relatif des tensions de l'alternateur Va et du réseau Vr. Les deux tensions simples va et Vr, après transformation et redressement 1, sont opposées aux bornes d'une résistance 2 (figure 8). la tension g qui apparaît aux bornes de la résistance, image de l'écart d'amplitude, est limitée à + 3 V,. à l'aide de deux diodes ZENER3 montées en opposition, lorsque Va est très différent de Vr (absence de l'une des deux tensions par exem- ple). Après amplification et filtrage 4, la tension h est exploitée pour remettre le choix de l'amplitude de l'écart maximal entre les modules des tensions Va et Vr (figure 9). Suivant que l'on veut limiter l'écart relatif d'amplitude des tensions à 2 %, 4 , 6 , 8 , 10 , 12 ou 15 , on place le commutateur 5 de la figure 9 sur les positions 7, 6, 5, 4, 3, 2 ou 1. Dans le :.ontae de la figure 8, le signal continu k est réglé à une valeur de + 2 Volts lorsque, Vr étant égal à sa va # V leur no inale, Va = Vr # 0,1 Vr. La valeur affichée à l'aide V du commutateur 5 (figure 9) étant par exemple de 10 %, le commu- tateur @t@nt donc @@l@ position 3, le signal 1 sera, en valeur absolue, supérieur ou inférieur à 2 V suivant que l'écart relatif réel entre va et v r sera sur rieur ou inférieur à 19 La polarisation des comparateurs étant de + 2 V et - 2 V, les signaux m et n seront en position logique haute, c'està-dire celle qui, en ce qui concerne la tension, autorise le couplage lorsque simultanément : V a Va > Vr - 0,1 Vr Les systèmes de filtrage et d'amplification 6 (figure 9) sont utilisés pour obtenir les niveaux nécessaires pour commander les circuits logiques. Le domaine apparent linéarisé est défini et calculé pour un écart de tension nul. Le régulateur de tension de l'alternateur est généralement beaucoup plus rapide que le régulateur de vitesse et, par conséquent, quel que soit le V affiché, on peut admettre que la condition d'égalité de tensiXn est réalisée avant la condition sur l'écart de fréquence et écart angulaire. De plus, l'examen des figures 1, 2 et 3 permet de mieux montrer la part jouée par chacun des paramètres dans la contrainte totale. # V - un de 10 % entraîne une contrainte égale à V 0,75 Cn pour ss = g = # @ - un de 10 %, soit 12 degrés, entraîne une # contrainte égale à 1,3 Cn pour g = 0. Cette valeur est portée à 3 Cn lorsque g = 2 %, soit à environ 9 fois celle pro duite par un même écart relatif de tension, La fonction fréquence (figure 10) élabore un signal Ug significatif de l'écart des fréquences F a de la tension alternateur et Pr de la tension réseau, donc significatif du glissement de l'alternateur. Pour ce faire, on utilise un convertisseur modulaire fréquence - tension différentiel 7. Ce convertisseur a été représenté de façon schématique sur la figure 10, les composants extérieurs servant uniquement ux réglages de mise en oeuvre (zéro et progammation de la tension de la sortie). Les entrées du convertisseur proviennent chacune d'un multiplicateur de fréquence 8 qui transforme les fréquences réseau et alternateur en des valeurs 1000 fois plus grandes, ce qui a pour effet de diminuer notablement l'ondulation de sortie du convertisseur. L'ondulation résiduelle est également atténuée par le condensateur 9 placé à la sortie du convertisseur. La fonction angle élabore un signal représentatif du déphasage entre v a et Vr. Elle comporte essertiellement un oscillateur à quartz qui délivre une fréquence très supérieure à la fréquence nominale du réseau, un compteur-décompteur qui comptabilise les impulsions délivrées par l-'oscillateur, pendant la période de temps séparant le passage par un même état de la tension réseau et de la tension alternateur. Le principe utilisé est fondé sur la transformation digitale de l'intervalle de temps (t1 - to) séparant le passage par zéro, avec dérivée positive, de Va et de Vr (figure 11). Un signal de fréquence F très grande devant 50 Hz, généré par l'oscillateur à quartz 10 (figure 12) est envoyé pendant le temps (t1 - to) sur un compteur-décompteur Il prépositionné à un nombre fixe N' à l'aide d'un mono stable 12 avant chaque opération de comptage et de décomptable, c'est-à-dire à chaque instant to. On obtient en mémoire 13 un nombre qui est égal à N' + Ni ou N - Ni suivant que l'écart angulaire est positif ou négatif par rapport à une référence choisie. Le signal digital mis en mémoire est transformé en signal analogique par un convertisseur N/A 14. La tension délivrée à la sortie du convertisseur 14 est de la forme U = K ( ? Pour ce faire, on cre une fonction auxiliaire X qui est une fonction de A pour un sens de l'écart angulaire Âet une fonction de R pour l'autre sens de #. Cette fonction est élaborée à l'aide de circuits logiques (figure 12) et le diagramme de séquence est représenté sur la figure 13, les deux cas de figure correspondant aux de signes possibles de l'écart angulaire. Le passage d'une valeur positive à une valeur négative de celui-ci s'effectue, bien entendu, d'une façon continue, c'est-à-dire sans basculement. les deux fonctions A et R sont connectées aux entrées d'une porte 7TON ET 36 et le signal A.R obtenu est connecté à l'entrée prioritaire R d'une bascule JK 17. Les deux fonctions A et R, obtenues par deux inverseurs 18, sont connectées aux entrées d'une autre porte NON ET 19 et le signal A + R obtenu est connecté à entrée d'horloge T de la bascule JK 17, les entrées J et K de la bascule J K 17 sont maintenues au niveau haut. Le signal X délivré par la bascule J K 17 est égal à R ou A suivant le signe de ltécart angulaire. Ce signal X est envoyé à deux portes NON ET 20 et 21 à trois entrées.Ces deux portes reçoivent sur une autre entrée le signal I délivré par l'oscillateur 10. La porte 20 reçoit sur sa troisième entrée la fonction A et la porte 21 reçoit sur sa troisième entrée la fonction R. Les sorties des portes 20 et 21 sont connectées aux entrées "comptage" et "dé- comptage" respectivement, du compteur-décompteur 11. Le prépositionnement du compteur-décompteur 11 est commandé par les fronts montants de la fonction A + R, le signal A + R étant prélevé à la sortie de la porte NON ET 19. Le nombre d'impulsions délivré par le compteur-décompteur est mémorisé dans la mémoire 13. La mémoire est commandée par le signal X à l'aide d'un monostable 22. La figure 14 donne un schéma plus détaillé des commandes du compteur-décompteur et de la mémoire. le nombre d'impulsions mémorisé dans la mémoire 13 est remplacé par un autre nombre au bout d'unie période si l'écart angulaire a varié. le convertisseur N/A 14 a une capacité de 10 bits ; le prépositionnement s'effectue à la moitié de la capacité, soit à 9 bits, soit encore 511 en décimal. On remarquera sur la figure 14 que le bit N 10 constitue un bit de signe. Cette particularité est exploitée dans un système d'affichage par tube NIXIE qui permet de visualiser la valeur de l'écart angulaire A avec indication en degré et en signe. Un système annexe fige, à des fins de contrôle, la valeur de l'angle de couplage à l'instant de la fermeture du disjoncteur. Le rôle de la fonction couplage est d'élaborer l'ordre de couplage lorsque toutes les conditions de fonctionnement sont réalisées (valeurs correctes des paramètres, absence d'interdiction). On aprelle u#, ug, uo et u1 les tensions représentatives respectivement de l'écart angulaire #, du glissement g expri me en pourcent, de l'écart angulaire maximum admissible #0 pour un glissement nul et du glissement maximal admissible gM au couplage. La fonction couplage élabore essentiellement à l'aide d'amplificateurs opérationnels et de potentiomètres, le domaine apparent linéarisé et symétrisé défini plus haut. On rappelle que le domaine apparent linéarisé est défini par les droites #= #0 + tmg# pour g > 0 #= - #0 + tmg# pour g #= #0 + tMg# pour g #= - #0 + tMg# pour g > 0 /g/ La fonction couplage élabore les fonctions suivantes : Ua = Uo + RI Ug Ub =-Uo + K' Ug Uc = Uo + K" Ug Ud =-Uo + K" Ug U1 = U1+ U1 = Uï ou K' et :" sont respectivement représentatifs des temps de réronse minimal tm et maximal t du disjoncteur de couplage. @n se reportant à la figure 15, on élabore la fonction U3 = K'Ug, U5 = K"Ug et - Uo à l'aide des amplificateurs opéra tionnels @@, 24 et 25 de gain respectif K', K" et - 1. Les sor- ties de ces amplificateurs sont reliées en différentes combinaisons b d'?Çtres amplificateurs opérationnels 26, 27, 28 et 29 de gain unité, qui délivrent respectivement les tensions Ua, Ub, Uc et Ud. Les sorties de ces amplificateurs sont connectées ainsi que les systèmes fournissant les fonctions U# , Uï et U1 à des comparateurs 30, en différentes combinaisons qui délivrent les signaux a, b, c, d, e, et f, qui sont envoyés aux entrées d'une porte ET 32 (figure 16) dont la sortie est envoyée ainsi que des signaux provenant des fonctions tensions et fréquence aux entrées de la porte ET 34. Les coefficients K' et K" représentatifs des temps de réponse minimal tm et maximal tM du disjoncteur de couplage sont réglables, en fonction des caractéristiques du disjoncteur, à l'aide de potentiomètres 31 (figure 15) qui déterminent le gain des amplificateurs opérationnels 23 et 24. Les valeurs de tm et tM donc de K' et K", à retenir devront autre, pour une installation donnée, déterminées par des essais préalables sur le disjoncteur de couplage. Leurs affichages doivent tenir compte des échelles analogiques retenues dans la représentation des gran deurs # X, g et A0. Dans le mode de réalisation décrit, tm est réglable de 55 ms à 110 ms par bonds de 5 ms, et tM est réglable de 60 ms à 170 ms par bonds de 10 ms. La fonction couplage délivre elle-même l'ordre de couplage au disjoncteur. Pour cela, elle reçoit les informations provenant des différentes fonctions décrites ci-dessus. Le raccordement des différentes fonctions est celui représenté sur la figure 16. Les fonctions tension, fréquence et angle délivrent chacune deux signaux significatifs des dépassemelats de la limite supérieure ou-de la limite inférieure, toutes deux fixées au préalable pour chaque paramètre. Le couplage n'est pas possible si au moins une des valeurs écart relatif d'amplitude des tensions, écart des fréquences, angle de déphasage se trouve en dehors de la fourchette qui lui était fixée.Les deux signaux délivrés par chaque fonction sont envoyés sur une porte ET 33 (figure 16) qui permet de déterminer si le paramètre en question est inférieur à la limite supérieure et supérieur à la limite inférieure. Les sorties de ces portes 33 sont connectées à l'entrée diune porte ET 34 dont les autres entrées sont connectées à la sortie de la por te 32 qui détermine si le point (#, g) représentatif du couplage est compris dans le domaine apparent et à la sortie d'un sys tème 35 qui transforme en signal analogique le signal d'autorisation extérieure de couplage La porte LT 34 ne délivrera un signal d'ordre de couplage que s'il n'y a pas d'interdiction ex trieur de couplage, si les trois paramètres sont compris dans les fourchettes fixées et si le point (, g) représentatif du couplage est compris dans le domaine apparent et Si ces cinq conditions sont réalisées simultanément. Si les conditions sur les paramètres ne sont pas remplies, il faut attendre que les organes régulateurs, qui ne font d'ailleurs pas partie du synchrocoupleur rapide, aient modifié le régime de l'alternateur et que les conditions de couplage soient remplies. Les grandeurs de commande des organes régulateurs sont issues des différentes fonctions. le réglage de tension se fait à l'aide de la tension h (figure 8). le réglage de la fréquence se fait à l'aide de la tension Ug (figure 10). Le synchrocoupleur rapide a été essayé pour l'applica- tion particulière envisagée sur microréseau, associé à une machine représentative d'un groupe de 600 MW. Le raccordement de l'appareil est représenté sur la figure 17, où le bloc 36 représente le.s systèmes de régulation de l'alternateur 37 et le bloc 39 représente les organes de couplage proprement dits, ces organes étant commands par le synchrocoupleur 38. L'alternateur est à coupler par l'interédiaire d'un disjoncteur D sur un reseau simplifié représenté par une impé dance de liaison et une source de tension idéale. Dans les expé rimentations effectuées, cette source était constitue soit par une machine synchrone ce qui a perchis de faire varier simplement les paramètres tension et fréquence du réseau, soit par un réseau puissant à fréquence fixe Les nrincites d'action ont été les suivants - le réglage de la tension est obtenu en remplaçant temporairement rendant la phase préparatoire au couple la tension de consigne Uo du régulateur normal rar la tension o + (Va - Vr). La tension h prélevée dans la fonction tension (figure 8) est envoyée à un amplificateur d'adaptation 41 et combinée avec la tension de consigne UO et la tension alternateur. Après adaptation 42, cette tension obtenue est utilisée pour commander l'excitation 43. L'faction sur la régulation de vitesse du modèle de turbine est telle que les effets du statisme permanent du régulateur de vitesse soient combattus. Une solution qui a été adoptée compte tenu du type de modèle utilisé et du type d'essais réalisés (recouplage après délestage en charge) est de maintenir fermées les soupapes d'admission tant que la fréquence alternateur est supérieure à la fréquence réseau0 Ceci est obtenu sur le modèle à l'aide d'un amplificateur à très grand gain 44 et d'une diode 45, laquelle bloque 1'information écart de fréquence F a - Pr lorsque la fréquence machine a tend à être inférieure à la fréquence réseau Fr. La tension Ug significative de l'écart de fréquence est prélevée dans la fonction fréquence (figure 10). Cette tension est utilisée pour la commande de vannage de la turbine. les tensions Va et Vr sont adaptées à l'aide de transformateurs 46 avant d'être introduites dans le synchrocoupleur. Les caractéristiques des organes de régulation de tension et de vitesse dans le cas du couplage de la figure 17 sont s - régulation et système d'excitation - représenté dans le domaine fréquentiel par une transmittance du premier ordre. - constante de temps équivalente au système d'excita tion Te = 0,2 secondes. - gain statique relatif du régulateur Gv = 15. - plafond de surexcitation : 1,6. Efn - plafond de désexcitation : O - régulation de vitesse : - statisme permanent 4 % - temps caractéristique de la promptitude : 0,1 seconde - dosage accélérométrique : 0,02 secondes - vitesse maximale de fermeture des soupapes : 0,1 seconde pour la totalité de la course - vitesse maximale d'ouverture des soupapes : 1 secon de pour la totalité de la course. La commande de couplage du synchrocoupleur actionne un relais auxiliaire d'enclenchement 47. Ce relais actionne luimême un relais d'enclenchement 48 qui commande la fermeture ou l'ouverture du disjoncteur D. Le synchrocoupleur est informé de la fermeture du disjoncteur par un organe de renvoi 49. Les essais réalisés ont porté sur le recouplage rapide d'une machine séparée brusquement du réseau alors qu'elle fonctionnait préalablement au découplage à puissance active norinale. La fréquence du réseau pouvait être différente de 50 Hz après le découplage. Le temps de réponse du disjoncteur modèle était réglé à environ 100 ms par mise en place d'un condensateur 40 en parallèle sur le relais auxiliaire d'enclenchement du disjoncteur (figure 17). Sur la courbe, graduée en temps (figure 180 représentant l'évolution de l'angle # en fonction du glissement lors d'un essai de recouplage, on a indiqué en A l'instant de l'émission de l'ordre de recouplage et en 3 l'instant de fermeture effective qui est situe à l'intérieur du domaine. es figures 19 et 20 représentent les enregistrements de l'@volution des principales grandeurs caractéristiques du fonctionnement du groupe lors de l'opération de recouplage rapide (figure 20) consécutive à un découplage (figure 19) de la machine fonctionnant initialement à sa charge active nominale. @es grandeurs figurant sur ces graphiques sont ; Vr : tension côté réseau Va - Vr : écart de tension # V p : @uiss@nce active dite @ : glissement #V : écart rel tif d'@mplitude entre Va et Vr ra@- v port à Va. @a fré@uence du rése@u @u mo@ent du recouplage était 46 Hz. Les paramètres affichés taient : A V tm = 80 ms ; tM = 120 ms ; À = 280 ; - = 15 V Les valeurs des grandeurs au recouplage obtenu 10 secondes après le découplage étaient : A= 260, Av V 7 V Bien entendu, certaines modifications de la structure ou des réglages du dispositif sont possibles et parfois même souhaitables sans sortir du cadre de l'invention. L'appareil peut être transformé rapidement en synchrocoupleur normal ; il suffit de réduire le domaine de couplage à l'aide des organes de réglage de telle façon que les caractéristiques de couplage soient celles retenues par l'utilisation classique des synchrocoupleurs. L'appareil pourrait ainsi être muni d'un commutateur à deux positions correspondant aux deux fonctions couplage rapide et couplage normal. Une modification importante pourrait porter sur l'éli- mination totale de l'influence des parasites créés par l'environ nement du système, laquelle devrait être facilite par l'utilisation de circuits intégrés utilisant la technique C. la O S (haute immunité au bruit). La fiabilité doit être également étudiée avec attention et la mise en place, par exemple, de verrouillages électroniques par systèmes à redondance devrait permettre d'obtenir une très bonne sécurité de fonctionnement. Telle qu'elle est conçue, la fonction fréquence introduit une constante de temps qui peut être gênante De plus, les multiplicateurs de fréquence et divers verrouillages périphériques alourdissent le schéma. On peut également compléter les différentes fonctions du dispositif par la réalisation des adaptations suivantes en cas d'utilisation comme dispositif de couplage pour alternateur - verrouillage ou autorisation d'ordres à incorporer au système afin d'interdire ou de permettre le couplage en toute sécurité pour l'ensemble de la tranche (chaudière-turbine-alternateur-auxiliaire) à partir d'informations émises par les organes jugés vitaux de l'installation - adtaton des ordres de commande des systèmes de réglage tension et vitesse aux posslbilités et caractéristiques spécifiées pour ces organes - définition des domaines d'excursion des grandeurs de réglage pendant laphase de rréparation du couplage (limitation des domaines tension et vitesse alternateur). L'exploitation des enregistrements des essais permet, de constater u'il est difficile de réduire davantage le temps de recouplage qui est essentiellement fonction de la rapidité des organes de réglage et en particulier de la vitesse de fermeture des soupapes d'admlssion, donc du glissement maximal qu'atteint la machine et également fonction de la valeur de la puissance active appelée par les auxiliaires de tranche qui restent alimentés par le groupe après déclenchement et qui, par conséquent, contribuent à réduire plus ou moins vite sa vitesse. Le temps de recouplage dépend assez peu de la valeur de l'angle maximal #@, mais surtout de la valeur du glissement. En conséquence, et si le disjoncteur le permet (faible dispersion), il y aurait intérêt à choisir une valeur de g la plus grande possible compatible avec le niveau de contrainte adopté pour le matériel. Bien entendu, l'inventIon ntest pas limitée au mode de réalisation décrit mais s'entend à toute variante conforme à son esprit. REVENDIChTIONS 1) - Synchrocoupleur rapide permettant de coupler entre elles deux sources de tension alternative, en particulier un alternateur et un réseau, comprenant un disjoncteur pour connecter les sources entre elles, des circuits de détermination des différences d'angle électrique, de fréquence et d'amplitude des deux tensions, caractérisé en ce qu'il comprend des circuits de comparaison des différences de fréquence et d'amplitude des deux tensions à des valeurs prédéterminées et un circuit de couplage qui compare la différence d'angle électrique des deux tensions à des valeurs dépendant de la différence de fréquence mesurée et de constantes prédéterminées, et qui donne l'ordre de couplage si les comparaisons sont favorables, ce qui permet d'effectuer un couplage sans attendre que les deux tensions aient les mêmes caractéristiques mais en garantissant un niveau de contraintes inférieur à un niveau préalablement choisi. 2) - Synchrocoupleur rapide selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de couplage compare la différence d'angle des deux tensions à des valeurs dépendant de la différence mesurée des fréquences et dépendant des temps de déclenchement maximal et minimal du disjoncteur après réception de l'ordre de couplage. 3) - Synchrocoupleur rapide selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le circuit de couplage possède des moyens de réglage des temps de déclenchement maximal et minimal du disjoncteur, en fonction des caractéristiques du disjoncteur utilisé. 4) - Synchrocoupleur rapide selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit de couplage comporte des amplificateurs opérationnels qui établissent les valeurs auxquelles est comparée la différence d'angle des deux tensions, ces valeurs étant obtenues par le produit du glissement d'une fréquence par rapport à l'autre, de la pulsation du courant et des temps de déclenchement maximal ou minimal du disjoncteur, à une constante près et en différentes combinaisons, cette constante étant réglable en fonction des caractéristiques des deux sources de tension. 5) - Synchrocoupleur rapide selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit de comparaison des différences d'amplitude des tensions à des valeurs prédéterminées comporte des moyens de réglage permettant de modifier les constantes prédéterminées. 6) - Synchrocoupleur rapide selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le circuit de détermination de la différence de fréquence des deux tensions comporte un convertisseur différentiel fréquence-tension qui produit une tension significative de la différence de fréquence, et deux multiplicateurs de fréquence placés avant le convertisseur, ce qui permet de réduire l'ondulation de sortie. 7) - Synchrocoupleur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le circuit de détermination des différences d'angle électrique comporte deux entrées, un circuit de comptage et de décomptage, une horloge de fréquence beaucoup plus élevée que les fréquences des deux sources à connecter, les deux entrées recevant des signaux logiques A et R significatifs des tensions des'deux sources à connecter, la durée séparant un front du signal A d'un front semblable du signal R étant significative de l'écart angulaire des tensions des deux sources à connecter. 8) - Synchrocoupleur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit de comptage et de décomptage du circuit de détermination des différences d'angle électrique comporte des portes logiques NON ET et une bascule J K élaborant un signal X qui est l'inverse du signal A d'entrée ou du signal R d'entrée suivant que l'écart séparant un front de A d'un front semblable de R est positif ou négatif, ce signal X étant connecté ainsi que la sortie de l'horloge aux entrées de deux portes logiques NON ET, l'une d'elles recevant de plus le signal A, l'autre recevant le signal R, les sorties de ces deux portes étant reliées respectivement à l'entrée comptage et à l'entrée décomptage d'un compteurdécompteur, la sortie dsune des deux portes NON ET restant en permanence i un même niveau pour un écart angulaire d'un certain signe, la sortie de l'autre porte NON ET restant en permanence au même niveau pour un écart angulaire de l'autre signe. 9) - Synchrocoupleur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le circuit de couplage comporte une porte ET dont les entrées sont connectées aux circuits de comparaison des différences de fréquence et d'amplitude des deux tensions à des valeurs prédéterminées, au circuit de comparaison de la différence d'angle électrique des deux tensions à des valeurs dépendant de la différence de fréquence mesurée, des temps de déclenchement maximal et minimal du disjoncteur, une autre entrée de la porte ET étant connectée à un circuit d'interdiction extérieure de couplage, la sortie de la porte ET étant connectée au circuit de commande du disjoncteur, celui-ci étant fermé lorsque toutes les conditions d'écart de fréquence, d'écart d'angle et d'écart d'amplitude de tension sont remplies et lorsque, de plus, le circuit d'interdiction n'i-nterdit pas le couplage.