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ATELIERS DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES
DE CHARLEROI (ACEC)
L'interconnexion de plus en plus poussée des ré- seaux électriques modernes a permis de réduire considéra- blement les manques de tension prolongée chex le* usagers; par contre, le maillage Intensif de ces réseaux, à toux les niveaux de tension, augmente la probabilité des défauts qui se répercutent de façon plus ou moine marquée dans tout le réseau suivant leur éloignement, ce qui se traduit par un accroissement notable de la fréquence des chutes de tension
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relativement peu importantes et de courte durée.
Il en résul- te de nombreux déclenchements d'installations protégées par des relais 4 minima de tension à action instantanée alors qu'étant donne la faible durée de la chute de tension, ces installations auraient parfaitement pu continuer, dans bien des cas, à fonctionner jusqu'à la réapparition de la tension normale.
Pour un moteur asynchrone, par exemple, on peut calculer, compte tenu notamment du moment d'inertie du mo- teur et de sa charge quelle est la durée maximum d'une chute de tension symétrique permettant la reprise du moteur lors du rétablissement de la tension; cette durée dépend 'vide.. ment du couple minimum disponible au moteur, correspondant au glissement subséquent, capable de réaccélérer le moteur sous charge jusqu'à sa vitesse nominale. Cette durée maximum varie en fonction de la chute de tension symétrique, pour un moteur donné, suivant une courbe ayant l'allure représentée en a à la figure 1.
Lorsque la chute de tension est dissymétrique, sa composante Inverse tend à produire un couple de sens con- traire au couple direct se traduisant par une réduction de celui-ci, comme le ferait un accroissement de la composante directe de la ohute de tension. La courbe a est, en fait, à considérer comme une courbe moyenne d'un réseau de courbes où le paramètre est le taux de composante Inverse, étant entendu qu'on porte en abcisses la composante directe de la chute de tension. Tous les pointe située à droite et au-dessus
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de cette courbe correspondant donc à des circonstances exi- geant le déclenchement tandis que celui-ci ne doit pas se produire pour les points situes en-dessous et à gauche de la courbe.
La courbe rectangulaire b de la fig. 1, montrrée à titre de comparaison, représente la caractéristique de déclen- chement d'un relais à minima de tension à temps constant, réglé pour une valeur fixe de la chute de tension. On voit qu'un tel relais provoque le déclenchement pour les points situés dans la zone hachurée alors que ceux-ci correspondent à des situations où le moteur est capable de reprise à la réapparition de la tension. Avec un relais à aotion instan- tande, cette zône serait encore plus grande; elle s'étendrait verticalement jusqu'à l'axe des abcisses.
La présente invention a pour objet un relais volt- métrique à temps dépendant tenant compte de la caractéris- tique de reprise du moteur à protéger et permettant ainsi de réduire considérablement la fréquence des déclenchements tout en assurant une parfaite sécurité.
Le relais suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un relais électromagnétique dont la bobine est alimentée par un circuit électronique qui reçoit à l'entrée la tension d'un condensateur, le dit relais électromagnétique et le circuit électronique associé étant agencés pour provo- quer le déclenchement de l'installation à protéger lorsque la tension du condensateur descend en-dessous d'une certaine valeur, celui-ci étant chargé par .,ne tension continue fixe à travers un détecteur de seuil, sensible à la composante
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directe do la tension du réseau à surveiller, qui cesse d'ali. menter le dit condensateur des que cette composante descend en-dessous d'une valeur déterminée,
ce dernier se déchargeant alors dans un circuit résistif en parallèle contenant en série une force électromotrice continue fixe, de même sens que celle du condensateur, et une force électromotrice continue de sens opposé, sensiblement proportionnelle à la composante directe du réseau à surveiller, de telle sorte quo la décroissance de la tension du condensateur soit d'autant plus rapide que la chute de tension du réseau est plus grande.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la source intercalée dans le circuit de décharge du condensateur, fournissant la tension sensiblement proportionnelle à la composante directe du ré- seau, est shuntée par une diode qui, pour les faibles valeurs de cette tension, devient conductrice pour le courant de dé- charge du condensateur de telle sorte que la temporisation du relais devienne indépendante de la tension du réseau à partir d'une certaine valeur Importante de chute de celle-ci. D'autres caractéristiques apparattront dans la description ci-après, avec référence aux fig. 2 à 4 des dessins annexés, se rap- portant à un exemple particulier de réalisation de l'inven- tion.
La fig. 2 représente schématiquement un relais volt- métrique à temps dépendant raccordé à un réseau triphasé dont les tensions entre phases sont désignées par U1, U2, U-
Ce réseau alimente le primaire d'un transformateur 1 par l'in- termédiaire d'un filtre comprenant des résistances R1 et R2
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et des condensateurs C1 et C2.
L'impédance du transformateur, de faible puissance, étant supposé* très élevée par rapport à celles de ces éléments, ceux-ci sont choisie de telle sorte que leurs impédances satisfassent aux relations
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La tension E aux bornes du primaire cu transform- mateur qui vaut, suivant les notations du dessin
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est, dans ces conditions, selon le sens de succession des phases, soit nulle, soit 'sale . 1,5 foie la tension entre phaaea, ce qui correspond respectivement aux diagramme vec- toriels a et b de la fig.3.
Si donc les phase$ sont racoor. dées de façon à correspondre au diagramme fig.3b, la tension E appliquée au primaire du transformateur représente la com- poaante symétrique directe de la tension du réseau tandis que la composante Inverse est éliminée.
Le transformateur 1 possède deux enroulements se* condairea 2 et 3; la tension de l'enroulement 2, redressée par une diode 4 et filtrée par une résistance 5 est un con- denaateur 6, eat appliquée à un détecteur de seuil de ten- sion 7, alimenté par une source 8 de tension continue fixe, lequel applique, avec les polarités indiquées, la tension de la source 8 à un condensateur 9 tant que la tension aux bor. nes du condensateur 6 ne descend pas en-dessous d'une valeur déterminée correspondant, par exemple, à 75 % de la tension nominale directe du réseau.
La tension du condensateur 9
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est appliquée à l'entre d'un circuit électronique 10. ali- monté par une source 11, qui fournit le courant d'excitation à la bobina 4'un relata éléctromagnétique 12 dont les con- tacts commandent la déclenchement des appareils de coupure protégeant, par exemple, un moteur asynchrone. Le circuit
10 est oonqu de façon que, lorsque la tension aux bornes du condensateur 9 descend en-dessous d'une valeur déterminée, le déclenchoment se produise.
Si la tension directe du ré. seau descend en-dessous de 75 % de sa valeur nominale, le détecteur de seuil 7 cesse d'alimenter le condensateur 9 qui se décharge alors dans un circuit en parallèle compre- nant successivement une source de tension continue fixe 13, une résistance 14, une résistance 20 et une résistance 15.
Cette dernière est celle qui possède la valeur la plus élevée et c'est elle qui détermine, en ordre principal, la constante de temps de décharge du condensateur 9. Aux bornes de la résistance 14 est appliquée une tension continue sensiblement proportionnelle à la tension directe du réseau, obtenue par redressement au moyen des diodes 16 et 17 et filtrage par le condensateur 18, de la tension du secondaire 3 du transfor- mateur 1.
On voit, d'après les polarités dea tensions intro- duites dans le circuit de décharge du condensateur 9, que la tension de la source 13 s'ajoute à celle de ce dernier et que la tension aux bornes de la résistance 14 fait l'inverse. La tension de la source 13 a donc pour effet d'accélérer la décroissance de la tension aux bornes du condensateur 9
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tandis que la tension aux bornes de la résistance 14 inter- vient pour la freiner.
Moyennant un dosage convenable de ces tensions. si la tension du réseau ne descend que légè- rouent en-dessous du seuil de 75 %, la tension aux bornes du condensateur 9 n'atteindra que lentement la valeur cor. reapondant au déclenchement et la décroissance de cette tension s'ccélèrera à mesure que la tension du réseau de- viendra plus basse.
Afin d'obtenir une temporisation de déclenchement pratiquement constante pour les très fortes chutes de ten- sion du réseau (70 à 100 % ), une diode 19 est branchée en parallèle, à travers des résistances de faible valeur 20 et 21, sur la résistance 14 de sorte que, lorsque la tension aux bornes de celle-ci devient très faible, elle n'est plus suf- fisante pour polariser la diode 19 qui devient pratiquement un court-circuit sur le trajet,du faible courant de déohar- ge du condensateur 9 qui circule ainsi par une résistance 22, aux bornes de laquelle existe une tension constante, déter- minée par le rapport des résistances 22 et 21, la diode 19 et la résistance 15, sans être influencé par la tension aux bor- nes de la résistance 14.
Par un choix convenable des éléments intervenant dans la temporisation du relais, on peut arriver à lui donner la caractéristique de temporisation de déclenchement T en fonction de la chute de tension # U représentée à la fig.4, correspondant, avec une très bonne approximation, . la carac- téristique de reprise du moteur à protéger,
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Les éléments du relaie à tempe dépendant,décrit ci-dessus,peuvent être réalisée de toute manière répondant au but rechercha on peut également imaginer toute vari- ante de réalisation de ce relais sans sortir du cadre de la présente invention.