Appareil de protection d'un circuit électrique polyphasé. La présente invention se rapporte @à un appareil de protection d'un circuit électrique polyphasé.
On sait d'après C. L. h ortescue: of the American Institue of Electrical Engineers", Vol. XXXVII, partie II, pages 1027-1140, que dans un circuit électrique triphasé à connexion en étoile, à quatre fils, un courant triphasé dont les courants de phase sont déséquilibrés par rapport au fil neutre peut être considéré comme étant formé par la somme de trois espèces de courants équilibrés, à.
savoir des -composantes "de phase zéro" consistant en trois cou rants égaux @en phase, un dans cha que phase, des composantes de phase posi- ti'ves consistant en trois courants égaux, un dans chaque phase, mais décalés en phase les uns des autres et ayant une différence de phase positive, et des composantes de phase négatives consistant en trois courants égaux, un dans chaque phase, mais décalés en phase les uns des autres et ayant une différence de phase négative. Dans un circuit triphasé à trois fils, la somme z des courants des phases est zéro et il peut être prouvé que dans ce cas, les composantes de phase zéro sont également nulles.
Des courants de phase déséquilibrés peuvent ainsi être décomposés :en des compo santes de phase positives et des composantes de phase négatives équilibrées. Bien enten du, quand le circuit polyphasé est équilibré et en admettant une rotation de phase posi tive normale, les courants polyphasés devien nent identiques avec leurs composantes de phase positives. Cependant, lorsqu'un dés- équilibrage se manifeste, les différentes com posantes de phase apparaissent, et c'est à ce point de vue que l'appareil faisant l'objet de l'invention doit procurer la protection désirée d'un circuit électrique polyphasé.
Suivant l'invention, l'appareil de protec tion comporte un pont de connexion à im pédance pour la commande du circuit poly phasé à protéger, constitué et relié à celui-ci de manière à séparer les composantes de phase positives et les composantes de phase négatives du courant eir .présence. dans ledit pont lorsque des conditions ,anormales, par exemple de déséquilibrage ou autres, se ma nifestent dans le circuit polyphasé et à uti liser au moins l'une desdites deux espèces de composantes de phase pour lui faire ac tionner, à une valeur prédéterminée, des moyens de commande et de protection du cir cuit polyphasé.
Dans une forme d'exécution particulière, le pont de connexion à impédance renferme un relais pour commander le circuit poly phasé, établi dans le pont de telle manière qu'il ne puisse obéir qu'aux composantes de phase négatives. Dans une autre disposition, le pont de connexion -à impédance peut ren fermer un relais pour commander le circuit polyphasé, établi dans le pont de manière à fonctionner seulement en dépendance d'une valeur prédéterminée des composantes de phase positives.
Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, représente une forme d'exécution de l'objet de l'invention et une variante, ainsi que des schémas et diagrammes servant à l'explica tion de l'invention.
La fig. 1 est une vue frontale de l'en semble de l'appareil; La fig. 2 en est une vue de côté, partie en coupe; La fig. 3 est une coupe suivant la. ligne III---III de la fig. 2; La fig. 4 est une vue schématique de l'appareil et de ses connexions de ciTCuit; La fig. 5 est une vue schématique d'une variante de l'appareil et de ses connexions (le circuit; La fig. 6 est un diagramme vectoriel des courants traversant l'appareil dans des con ditions normales d'équilibrage de phase;
Les fig. 7 et 8 sont des diagrammes vec toriels des courants traversant l'appareil dans des conditions de renversement de phase; Les fig. 9, 10, et<B>Il</B> sont des diagrammes vectoriels des courants traversant l'appareil dans le cas d'une connexion de phase ouverte; La fig. 12 est un diagramme vectoriel des courants pour un déséquilibrage de phase; La fig. 13 est une vue schématique de l'appareil et de ses connexions de circuit en combinaison avec un circuit polyphasé mis à la terre.
L'appareil représenté à la fig. 4 comporte, en combinaison avec les phases<I>A B</I> C d'un circuit triphasé 18, un pont de connexion à impédance 10 comprenant une résistance 11, une paire de réactances 12, 13 et un enroule ment 14 d'un relais 25 et dont les points de jonction sont reliés à. des transformateurs de courant 16, 17 montés dans les phases A B du circuit triphasé 18. L'une des réactances précitées, celle 12, possède la même va leur de résistance et de réactance que l'en roulement 14 et est disposée dans la branche opposée du pont par rapport audit enroule ment.
La valeur dF la, résistance 11 et les va leurs de la réactance et de la résistance de l'élément 13 sont. telles que les composantes de phase positives et négatives des courants de ligne imprimés soient amenées à être écar tées ou déplacées en phase de 60 les unes des autres, l'élément 12 et l'enroulement de relais 14 ayant des valeurs de résistance égales. Le relais 25 dont fait partie cet en roulement est combiné avec un disjoncteur approprié (non représenté) pour commander le circuit triphasé 18.
Ln se référant maintenant aux fig. 1 et 2, une base 21 est pourvue d'une pluralité de bossages 22 servant à la, fois de supports et de bornes électriques. Un couvercle 23 est fixé à la base au moyen de tringles filetées et d'écrous 24.
Les réactances 12. 13 sont montées aux angles supérieurs de droite et de gauche de la base 21. Entre elles sont situées plusieurs bobines avec des enroulements constituant la résistance<B>Il.</B> Dans la partie inférieure de la base 21 se trouve le relais 25 qui comprend l'enroulement 1.1, un membre de contact sta tionnaire 27 et un membre de contact mobile 28, dont la position est commandée par l'effet de l'enroulement 1.1. Le relais 25 est du type à induction, à surcharge, et comme le fonc tionnement et les détails de construction d'un pareil relais sont bien connus, il n'est pas né- cessaire d'y inciter ici,
quitte de revenir plus loin sur son fonctionnement -en combinaison avec les autres parties de l'appareil.
Aux fins de comparaison, il convient de signaler ici tout de suite la variante de la fig. 5, où la réactance 12 du - premier exem ple est remplacée par une réactance en forme d'enroulement de relais 15, appartenant à un second relais, 26, en addition au relais 25 précité et ayant le même but que celui-ci, étant combiné, comme le relais 25, avec un disjoncteur approprié (non représenté) pour commander le circuit polyphasé 18. Autre ment les conditions sont semblables à celles du premier exemple.
En se référant aux fig. 4 et 6, dans les conditions d'équilibrage de courant dans le circuit 18, les courants traversant les diffé rentes phases A B et C sont normalement dé placés à 120 les uns des autres. Le courant du transformateur de courant 16 qui est relié à la phase A est fourni au pont à impédance entra les branches 11, 12 et 13, 14, tandis que le transformateur de courant 17 qui est as socié à l'a phase B est relié au point de con nexion à impédance entre les branches 11, 14 et 12, 13.
Il n'y a pas de transformateur de courant relié à la. phase C pour la simple rai- so@n que toute perturbation entre la phase C et l'une ou l'autre des phases, A -et B sera en registrée par un déséquilibrage dans les phases affectées.
Dans des conditions d'équilibrage, le courant de la phase A traverse les circuits parallèles comprenant la résistance 11 et l'en roulement 14, et la réactance 12 et la réac tance 13. Par suite de la relation indiquée de la résistance 11 par rapport à la résistance et à. la réactance de l'élément 13, les composantes de phase positives A12 et B12 traversent normalement la réactance 12 en dé phasage de 60 par rapport à leurs compo santes de phase négatives correspondantes A14 et B14 traversant l'enroulement de relais 14.
Dans la variante de la fig. 5, le fait que les deux composantes de phase positives tra versent la réactance 12 permet l'établissement de celle-ci sous forme d'enroulement 15 pour le second -relais 26 lequel fonctionne alors seulement en dépendance de la quantité de courant traversant cet enroulement, pour faire ouvrir son disjoncteur en@ vue de la pro tection du circuit 1-8 dans le cas de conditions de court-circuit ou de surcharge.
En se référant à la fig. 6, correspondant aux conditions normales d'équilibrage . de phase, les composantes de phase négatives A14 et B14 des phases<I>A</I> et<I>B</I> sont normale ment égales en valeur, mais de sens opposés, s'équilibrant par là, l'une l'autre avec le ré sultat qu'aucun courant ne traverse l'enroule ment 14 du relais 25, la somme vectorielle des composantes de phase négatives étant ainsi normalement zéro, tandis que celle des composantes de phase positives A12 et B12 est proportionnelle aux courants de phase posi tives dans le circuit.
Le relais 25 n'étant tra versé par aucun courant occupera une. posi tion correspondant à la fermeture du circuit polyphasé, tandis que lorsqu'à la suite d'un déséquilibrage de phase, un courant s'établit dans l'enroulement 14 du relais 25, celui-ci est actionné pour provoquer l'ouverture du disjoncteur correspondant du circuit poly phasé.
En se référant à la fig. 7, lors de la ma nifestation d'un renversement. de phase entre les phases<I>A</I> et<I>B,</I> les composantes de phase positives A12 et B12 sont sensiblement égales en valeur, mais de sens inverses, avec le ré sultat que sensiblement aucun courant ne passe par la réactance 12, tandis que le cou rant résultant de phase négative traversant l'enroulement 14 devient d'une valeur appré ciable avec le résultat que le relais 25 est ac tionné pour commander le, disjoncteur (non représenté) commandant le circuit 18.
Similairement, lors du renversement des phases B et C, les composantes de phase po sitives A12 et Bl2 sont égales en valeur, mais de sens inverses et les composantes de phase négatives A14 et B14 s'additionnent pour faire fonctionner le relais 25 en vue de l'ouverture du circuit. En comparant les fig.. 7 et 8, on verra due les diagrammes vectoriels sont iden- tiques, excepté le fait que le déplacement an gulaire relatif de composantes similaires est différent.
La fig. 9 montre un diagramme vectoriel du courant traversant l'appareil quand la phase C est ouverte. Dans ce cas, les courants des phases A .et B sont égaux en valeur, mais de sens opposés, ce qui a pour conséquence qu.e les composantes de phase positives et né gatives sont égales et opposées l'une à l'autre, bien que chacune d'elles soit positive en va leur. Far conséquent, l'enroulement 14 du re lais ?5 est excité par le courant résultant de phase négative et la réactance 12 est alimen tée du courant résultant de phase positive.
Les conditions de circuit qui se présentent lorsque les phases A et B sont ouvertes, sont illustrées aux fig. 10 et 11. Dans chaque cas, une composante de phase négative d'une va leur appréciable traverse l'enroulement 14 du relais 25 qu'il fera fonctionner.
En se référant à la fig. 12, on y voit le diagramme d'une condition de déséquilibrage de trois phases, les courants<I>IA</I> IB et IC des phases A B et C étant déplacés à des angles différant de 120 . Les composantes de phase A,. et B,. donnent une résultante D dans la réactance 12, tandis que les composantes de phase A14 et B14 donnent un courant résul tant de phase négative R14 traversant l'en roulement 14, qui, comme on le voit au dia gramme, a. une valeur appréciable pour faire fonctionner le relais 25.
Si, comme en fi. g. 13, l'appareil à relais de fig. 5 doit fonctionner sur un circuit de distribution triphasé ayant un point neutre en 31 relié à la terre en 32, il peut être indési rable qu'il soit influencé par des courants de phase zéro s'établissant sur le fil neutre, au quel cas la disposition des transformateurs de courant peut être telle que ces courants de phase zéro soient éliminés du circuit de l'appareil à relais.
Ce résultat peut être as suré par l'emploi de transformateurs de cou rant 33 et 34 correspondant à. ceux 16 et 17 de la fig. 4, mais ayant chacun deux sections d'enroulements primaires 35, 36 ou 37, 38, respectivement. Lii, section d'enroulement 35 est reliée directement à la phase A et la sec tion d'enroulement associée 36 est reliée en connexion inverse 'a la. phase B. La section d'enroulement 37 du transformateur 34 est reliée directement à la phase C et la. section d'enroulement associée 38 est reliée en con nexion inverse à la phase B.
Les enroulements secondaires des transformateurs 33, 34 sont traversés par des courants proportionnels aux courants de phase positive et négative dans la circuit de distribution, mais les courants de phase zéro seront éliminés. L'appareil à relais est par là rendu indépendant du courant dans le circuit .mis à la terre et des précautions sont prises pour empêcher le. passage de cou rants importants à la terre par l'intercalation d'un dispositif de commande approprié 39 dans le conducteur allant à la terre, dispositif capable de commander le disjoncteur princi pal du circuit pour une valeur prédéterminée desdits courants.
On voit par ce qui précède que l'appareil à. relais décrit en regard de la fig. 5 obéit à la valeur des composantes de phase positives et négatives et qu'il comporte aussi un relais obéissant à l'importance du courant.
Le pont de commande précité étant établi de façon que les composantes de phase positives soient une mesure des conditions de surcharge ou de court-circuit dans le circuit, et que de plus les composantes de phase négatives soient une mesure des conditions de déséquilibrage de phase, de renversement de phase et de phase ouverte, l'appareil décrit en regard de la fig. 5 procurera toute protection désirée pour un circuit électrique.