BE520127A

BE520127A -

Info

Publication number: BE520127A
Authority: BE
Priority date: 1951-10-09
Filing date: 1953-05-21
Publication date: 1953-06-15
Also published as: DE943138C; FR1064222A; GB723067A; CH309305A; US2751551A

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   DISPOSITIF POUR LE REGLAGE GRADUEL DU DEBIT DE LA PUISSANCE DEWATTEE FOURNIE
PAR UNE BATTERIE DE CONDENSATEURS A UN RESEAU DE DISTRIBUTION   DELECTRICITE.   



   L'aggravation croissante du problème du courant déwatté dans les réseaux publics de distribution d'électricité a amené la nécessité d'adapter la production de la puissance réactive   à   l'aide de condensateurs aux besoins du réseau en courant déwatté, qui varient au cours de la journée.

   La solution appliquée le plus souvent à ce jour consiste à connecter et à déconnecter un condensateur à l'aide d'un interrupteur de puissance muni de plots morts ou de préparationo En outre, on a proposé et réalisé des solutions (voir brevets allemands   7310019,   7550607),dans lesquelles une batterie de condensateurs constituée par plusieurs éléments individuels était mise progressivement en et hors circuit à l'aide d'un potentiomètre de condensateurs, la connexion d'une batterie de condensateurs à la machine collectrice du réseau étant assurée par l'intermédiaire d'un régulateur d'induction ou transformateur ro- .tatif.

   Chacune de ces réalisations possède son domaine d'application propre, dans lequel ses avantages techniques et économiques se manifestent particu-   lièremento   Toutefois, le domaine du réglage de la puissance déwattée présente encore de grandes lacunes. L'invention décrite ci-après offre ici une utilité qui dépasse notablement les avantages techniques et économiques des modes d'exécution précités, cela lorsqu'on dispose d'un transformateur du secteur qui peut encore servir à d'autres fins et qui, en plus de sa fonction normale, qui consisteà transformer le voltage de la puissance relativement importante du réseau, peut encore être chargée de la fonction consistant à alimenter une batterie de condensateurso Dans ce cas le commutateur de réglage des condensateurs, relativement compliqué,

   peut être remplacé par un potentiomètre plus simple et donc moins coûteux, comme celui utilisé depuis longtemps dans la construction de transformateurs; d'autre part, la batterie des condensateurs ne doit plus être constituée par de nombreux étages sections isolées les unes des autres pour la pleine tension du réseau, mais peut être établie comme une simple batterie.

   De plus, il n'est pas nécessaire de prévoir un transformateur réglable ou un régulateur d'induction complet, câble spécialement et uniquement pour le réglage de la batterie de condensateurs, construit particulièrement en vue des conditions de fonctionnement spécifique et dont 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 le coût dépasserait notablement celui de la batterie, de sorte   qu'il   ne se justifierait que dans des cas spéciaux, par exemple dans les installations de radiophonie, de redresseurs ou de convertisseurs. 



   La présente invention vise donc à établir un dispositif pour le réglage par plots du débit de la puissance déwattée fournie par une batterie de condensateurs a un réseau de distribution   délectricité,   la batterie de condensateur étant alimentée en tensions réglables par degrés depuis un enroulement, établi de façon convenable,   d'un   transformateur du secteur, relié au réseau de   distribution,   cette alimentation se faisant par l'entremise   d'un   commutateur à plots pouvant être manoeuvré sous la charge. 



   Dans la fige 1, le primaire P, le noyau en fer E et le secondaire S désignent une phase d'un transformateur triphasé normal du réseau, avec réglage 13-14 de la tension au point neutre 11 du   primaire. 1   désigne une batterie de condensateurs dont la tension de service maximum égale la tension de phase du transformateur du réseau. Le secondaire S du transformateur couplé en 12 en étoile comporte des prises de 0,000 à 1,000, qui peuvent être connectées par le fil 15 à l'extrémité inférieure de la batterie de condensateurs K par un potentiomètre normal R où seules les résistances entre plots doivent être calculées selon des points de vue particulierso L'extrémité supérieure de la batterie de condensateurs K est réunie d'une façon permanente au conducteur de départ vers le réseau du secondaire S.

   Ceci permet de fournir à la batterie K une tension plus ou moins importante depuis le secondaire S, cela suivant la position du potentiomètre R. Dans le cas de la fig. 1, le potentiomètre R est arrêté sur la prise   0,746.   Par conséquent, la batterie K reçoit la différence de potentiel entre   0,000   et 0,746. La puissance déwattée Nb fournie par la batterie K (mesurée en kilovolts-ampères réactifs) varie avec le carré de la tension appliquée u qui, dans la position représentée, égale 74,6% de la tension totale U de l'enroulement. 



   Afin de réaliser une graduation uniforme des accroissements de la puissance déwattée bien que la puissance déwattée Nb soit une fonction quadratique de la tension u, les différences de potentiel soutirées du secondaire S par les prises 0,000 à 1,000 sont proportionnelles à la racine carrée de la part requise de la puissance déwattée, part rapportée à la puissance déwattée globale pouvant être produite par la tension totale U. On obtient ainsi sur le secondaire S des prises correspondant aux différences de potentiel caractérisées par les valeurs intermédiaires de 0,333 à 0,943. 



   Dans le potentiomètre R,   Inexistence   des plots de tension de différentes grandeurs entre les prises prévues sur le secondaire S crée normalement des difficultés pour le calcul des résistances entre plots,   difficul-   tés qui réduisent la longévité   clou!contacts   de commutation sous la charge en raison dune usure non uniforme des contacts. Selon   l'invention,   on peut y remédier par un calcul approprié,de la valeur ohmique des résistances entre plots connectées aux contacts. 



   Les résistances entre plots du potentiomètre R   (figo   1) sont parcourues par des courants comportant, comme on le sait deux composantes. 



  Une composante est représentée par le courant des condensateurs déphasé en avant de 90  sur la tension et l'autre, par le courant de compensation limité par les résistances entre plots, et qui s'établit pour une courte durée lors du passage d'un plot de prise à un autre. Lorsque les résistances entre plots employées sont de nature ohmique, ce dernier courant est en phase avec la tension. Le courant de condensateurs et le courant de compensation se composent donc sous un angle de 90 , pour former le courant proportionnel à 1'hypothénuser. Les deux courants croissent dans des sens opposés d'un plot au suivante Ceci ressort de la figo 3. Le vecteur vertical représente la tension du transformateur alimentant le condensateur et subdivisée en neuf sections ou plots U1 à U9.

   Les différences de cette tension entre plots vont croissant depuis Ust min = U9/8 jusque Ust max= U2/U1. Les vecteurs horizontaux désignent les flux de courant déwatté du condensateur, qui   s'établis-   sent pour chaque plot de tension et qui, contrairement aux tensions, vont en 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 diminuant depuis Jst pour le plot U9/U8 jusque Jst min pour le plot U2/U1. 



  En calculant convenablement les résistances entre plots, les deux flux de courant de sens opposés et de valeur différente, et qui varient   d'une   façon différente   d'un   plot au suivant, peuvent être additionnés en tant que vecteurs, selon la   figo   4, de telle façon que la somme géométrique soit représentée par les courants résultants correspondant aux hypothénuses pointillées. 



  Celles-ci., il est vrai, ne sont pas entièrement identiques ; cependant leurs différences demeurent   d'un   ordre de grandeur admissible du point de vue techniqueo Cette   répartition   du courant ne peut être réalisée qu'à condition que les valeurs ohmiques des résistances connectées aux contacts de commutation ou plots soient calculées selon la formule indiquée dans la fige 4 
 EMI3.1 
 R = ust Max 2 - Ust min 2 J st maux 2 - J st min 2 
Lorsque les résistances sont calculées conformément à cette formule, la somme géométrique des courants déwattés capacitifs, qui diminuent lorsque la puissance déwattée diminue, d'une part et des courants de compensation ohmiques, qui augmentent en même temps à la suite de l'augmentation des tensions des différentes sections du secondaire,   d'autre   part, présenta,

   dans les différentes sections, les valeurs indiquées en pointillé et qui dif-   férent   peu entre elles. 



   Le fait que la batterie de condensateurs K est alimentée depuis des sections d'importance inégale de l'enroulement total (on a représenté le cas de l'alimentation par la partie de l'enroulement de 0,000 à   0,746),   pose pour le secondaire S du transformateur du secteur (figo 1) le problème du flux de courant inégal dans la partie active (qui assure l'alimentation) de   l'enroulement   par rapport à celui qui parcourt la partie inactive de   l'enrou-   lement (représentée ici par 0,746 à 1,000).

   Le courant capacitif de la batterie   K,   décalé de 90  en avant par rapport à la tension, ne parcourt le secondaire S, en plus du courant secondaire qui se manifeste sans le condensateur,que dans la section supérieure de cet enroulement, où, en plus d'une modification du courant dans le sens de l'élévation ou de la diminution, il provoque encore un déphasageo De ce fait, la répartition du courant n'est   pas.uniforme   sur toute la longueur du noyau en fer Eo Pour uniformiser ce courant, il est indiqué d'employer soit un enroulement à plusieurs couches., où, comme c'est souvent le cas dans les transformateurs réglables, les spires de chaque section sont réparties sur toute la longueur de la colonne du noyau E,

   soit un enroulement coulissant constitué par autant de bobines que le secondaire et dans lequel les différentes bobines sont branchées en parallèle. Dans ce dernier cas, l'effet connu en soi de l'enroulement coulissant permet d'établir le secondaire du transformateur sous la forme d'un enroulement à galettes, de la manière courante. 



   Lorsqu'on emploie un enroulement coulissant Sch, comme représenté schématiquement dans les figo 1 et   2,   celui-ci peut être prévu séparément pour chaque colonne sans être connecté aux enroulements coulissants des autres colonnes (figo 1) ou bien être connecté aux enroulements coulissants des autres colonnes suivant un montage quelconque. La figo 2 représente par les deux triangles 16 une connection en triangleo Ce montage offre l'avantage de pouvoir fonctionner à la manière des enroulements tertiaires habituels, pour assurer la symétrie des flux magnétiques dans les trois colonnes d'un transformateur triphasé, dans les limites de la capacité de charge de celles-ci en ce qui concerne le courant.

   En outre., et lorsque le nombre de spires a été calculé de manière appropriée, l'enroulement coulissant peut servir à prélever une tension tertiaire du transformateur, par exemple pour les besoins propres de l'exploitation. 



   Lorsqu'on   n'envisage   pas d'utiliser l'enroulement coulissant à de telles fins, celui-ci peut présenter suivant la figure 5 une forme nota- 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 blement simplifiée et consister en un cylindre en cuivre 17 avec fente longitudinale 18 ne comportant aucune spire par bobine du secondaire S de la manière indiquée en 190   Eventuellement,   et afin d'éviter les pertes par courants de Foucaluts,

   ce tube peut être fendu au niveau de chaque plant de séparation entre deux bobines du secondaire S et être au besoin pourvu d'une fente longitudinale pour la séparation des deux connexions de courants 20 servant à la mise en parallèle des différentes bobines coulissanteso
Un simple cylindre de cuivre de cette espèce conviendrait parfaitement moyennant une connexion galvanique 21 avec un des pôles du condensateur à améliorer le couplage capacitif de toutes les bobines du secondaire S, en vue d'améliorer la protection contre les surtensions.

   Lorsque ce couplage capacitif est prévu avec le côté de la batterie de condensateurs opposé aux conducteurs du réseau, comme représenté dans la figo 1 par la liaison galcanique 15, on a la possibilité d'augmenter la capacité de la batterie K par rapport à la terre en disposant l'enroulement coulissant entre le noyau E et le secondaire S, mettant ainsi à la terre une partie des ondes mobiles transitoires venant éventuellement du réseau, ceci en vue d'aplatir le front de ces ondes. 



   En ce qui concerne   l'alimentation   de la batterie de condensateur K par un enroulement de service du transformateur (par exemple le secondaire S) il existe plusieurs possibilités qui peuvent varier suivant la grandeur de la tension de service de l'enroulement, le nombre de prise voulu et le type du potentiomètre R. Les figo 1 et 2 représentent deux montages avantageux du point de vue technique et économique.

   Dans le premier- système, la batterie K est reliée d'une façon fixe à la connexion vers le réseau du secondaire S. tandis que la tension variable à fournir à cette batterie par l'entremise du potentiomètre R est prélevée depuis 1?extrémité du secondaire reliée au point neutreo Ce montage présente vis-à-vis du montage inverse - dans lequel la batterie K est connectée de façon fixe au point neutre de l'enroulement l'avantage d'un moindre risque de   surtensions pour   le potentiomètre. 



   Dans la fig. 2. la batterie n'est connectée ni à la connexion vers le réseau ni au point neutre de l'enroulement du transformateur, mais a accès aux prises de l'enroulement de part et d'autre par l'entremise du potentiomètre   doublea   Dans le cas représenté, la batterie K est alimentée par la partie de l'enroulement comprise entre les prises 0,816 et   0,1840   Pour augmenter la puissance déwattée fournie à la batterie, on déplace les contacts du potentiomètre vers 1,000 et vers   0,000,   tandis qu'une   diminu-   tion de ce débit est réalisée en déplaçant les deux contacts vers la prise 0,5000 Lorsque les deux ccntacts sont placés sur   0,500   aucune puissance déwattée n'est plus débitée, les pôles de la batterie étant court-circuités. 



  Ce montage permet de réaliser un nombre d'étages ou plots   double   de celui de la figo 1; ou bien, en utilisant deux potentiomètres distincts, on peut appliquer à l'alimentation des condensateurs des enroulements à tension de service double en utilisant la tension maximum admissible entre plots (celleci se présente entre les prises   0,724   ou   0,276   et 0,500). Par exemple., si le montage selon la fig. 1, à potentiomètre plus simple, convient aux réseaux de 200000 volts, le montage selon la fige 2, avec deux potentiomètres, est applicable aux réseaux de 40,000 volts. 



    REVENDICATIONS.   



   1.- Dipositif pour le réglage progressif du débit de la puissance déwattée fournie par une batterie de condensateurs à un réseau de distribution d'électricité, caractérisé en ce que la batterie de condensateurs est alimentée, par l'entremise d'un potentiomètre commutable sous la charge, en tensions réglables par degrés depuis un enroulement à   prises,   relié au réseau de distribution par voie galvanique ou électromagnétique, d'un transformateur du réseau transformateur qui sert également à d'autres usages..

Claims

2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, <Desc/Clms Page number 5> pour réaliser une graduation uniforme de la puissance déwattée, on fait en sorte que la graduation des tensions correspondant aux prises prévues sur l'enroulement du transformateur du réseau soit proportionnelle à la racine carrée de la fraction de la puissance déwattée totale, que représente la puis- sance déwattée désirée.

30 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que afin de réaliser une usure uniforme au possible des contacts des résistances du commutateur manoeuvrable sous la charge, la valeur ohmique des résistan- ces connectées à ces contacts est calculée de façon que la somme géométrique du courant déwatté capacitif décroissant avec la puissance déwattée et du courant de compensation ohmique croissant d'autre part avec la tension entre plots, présente, entre les différents plots des valeurs aussi rapprochées que possible.

4.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour assurer la compensation de la répartition des ampères-tours du noyau en fer dans les positions du potentiomètre dans lesquels la batterie de conden- sateurs n'est branchée en parallèle qu'avec une partie de l'enroulement du transformateur du réseau, les différentes parties des différentes sections du transformateur sont réparties individuellement ou par groupes sur toute la longueur de la colonne du transformateur.

5.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que., pour assurer la compensation de la répartition des ampères-tours du noyau en fer dans les positions du potentiomètre dans lesquelles la batterie de condensateur n'est branchée en parallèle qu'avec une partie de l'enroulement du transformateur du réseau, un enroulement coulissant est disposé concentriquement à l'enroalement, réparti sur l'ensemble du noyau, du transformateur du réseau.

60 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'enroulement coulissant est constitué par un nombre d'éléments d'enroulement branchés en parallèle égal au nombre d'éléments en série qui constituent l'enroulement destiné à alimenter la batterie de condensateurs et faisant partie du transformateur du réseauo 70 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la partie de l'enroulement coulissant affectée à chaque élément d'enroulement est constituée seulement par une spire réalisée en pratiquant une fente dans un cylindre de cuivreo 8. - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'enroulement coulissant est constitué par un cylindre plein, muni seulement d'une fente longitudinale.

90 - Dispositif selon les revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'enroulement coulissant est relié galvaniquement à un des pôles de la batterie.

10. - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que, afin d'augmenter la capacité de l'enroulement coulissant par rapport à la terre, celui-ci est situé entre le noyau et l'enroulement d'alimentation de la batterie de condensateurs, du transformateur du réseauo 11.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les enroulements coulissants des trois colonnes d'un transformateur triphasé du réseau sont branchés comme un enroulement en triangle, afi d'assurer la symétrie des flux magnétiques qui se manifestent dans les trois colonnes.

12.- Dispositif selon les revendications 1 et 2, dans lequel la batterie de condensateur est alimentée par les enroulements reliés galvaniquement au réseau de distribution et branchés en étoile, d'un transformateur triphasé du réseau, caractérisé en ce que les prises sont prévues du côté du point neutre des trois enroulements triphasés et en ce que la batterie de condensateur est constituée par trois unités monophasées non reliées entre elles, un pôle de chaque unité étant relié de façon, fixe aux extrémités des phases des trois enroulements, tandis que les autres pôles sont reliés aux prises <Desc/Clms Page number 6> prévues du côté du point neutre de ces enroulements, cela par l'entremise de trois potentiomètres monophasés, isolés les uns par rapport aux autres.

13/ Dispositif selon les revendications 1 et 2, pour transformateurs à tension élevée par enroulement et/ou nombre de sections ou plots élevé, caractérisé en ce que l'enroulement alimentant la batterie de condensateurs comporte des prises réparties d'une façon relativement symétrique par rapport à son milieu et en ce que la connexion entre les prises de chaque demi-enroulement et un pôle de la batterie est assurée au moyen de deux po- tentiomètres qui assurent la commutation à tour de rôle.