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Procédé de stabilisation des tensions entre phases dans un réseau, et stabilisateur de tension triphasé pour la mise en aeuvre de ce procédé Le brevet principal concerne un procédé de stabilisation des tensions entre phases dans un réseau triphasé dans lequel on utilise trois stabilisateurs monophasés. Ce procédé consiste en principe en ce qu'on prélève, à l'ensemble des sorties desdits trois régulateurs, des tensions de commande dérivées des tensions composées de sortie et qu'on fait agir ces tensions de commande sur les stabilisateurs.
Selon le brevet principal, on fait agir sur le circuit de mesure de chacun desdits stabilisateurs la différence vectorielle des tensions de sortie composées entre la phase sur laquelle agit le stabilisateur monophasé considéré et chacune des deux autres phases.
Selon le brevet principal, un régulateur de tension triphasé destiné à la mise en #uvre de ce procédé comprend trois stabilisateurs monophasés connectés en étoile, et dont les circuits de mesure sont connectés en triangle aux secondaires, connectés en étoile, de trois transformateurs de mesure alimentés par les tensions de sortie entre phases du stabilisateur, de telle sorte que le circuit de mesure de chaque stabili- sateur monophasé reçoit une tension proportionnelle à la différence vectorielle des tensions composées entre la phase sur laquelle agit le stabilisateur monophasé considéré et chacune des deux autres phases.
La présente invention constitue un perfectionne- ment de celle qui fait l'objet du brevet principal. Le procédé selon la présente invention est caractérisé en ce qu'à chacune des différences vectorielles de deux tensions secondaires dont chacune est proportionnelle à l'une des tensions composées de sortie, différence qui agit comme tension de commande du stabilisateur monophasé qui règle la tension de la phase intermédiaire aux deux tensions composées de sortie précitées, on ajoute une tension qui est fonction de la charge sur cette phase.
Le stabilisateur triphasé selon la présente invention est caractérisé en ce que dans chaque phase une résistance est disposée en série avec la sortie du stabilisateur monophasé correspondant et en parallèle avec l'enroulement primaire d'un transformateur de compensation, l'enroulement secondaire de ce transformateur étant disposé dans le circuit de mesure de ce stabilisateur monophasé, en série avec les enroulements secondaires des transformateurs de mesure connectés entre la phase considérée et les deux autres phases.
De préférence, on peut utiliser comme transformateurs de mesure trois transformateurs monophasés combinés chacun avec le transformateur d'alimentation d'un des stabilisateurs monophasés, l'enroulement primaire de ce transformateur combiné étant connecté entre deux phases de la sortie triphasée et par conséquent parcouru par un courant engendré par l'une des tensions composées de sorties, ce transformateur comprenant outre les enroulements secondaires par lesquels le stabilisateur est alimenté,
un enroulement secondaire pour la tension de mesure connecté en étoile avec les enroulements secondaires correspondants des deux autres transformateurs. Ceci rend possible de réaliser chacun des stabilisateurs monophasés sous, forme d'unité complète et le stabilisateur triphasé sous forme d'un simple assemblage de trois telles unités.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du stabilisateur triphasé selon l'invention. Dans ce dessin, la fig. 1 est le schéma d'un des trois stabilisateurs monophasés qui constituent ensemble le stabilisateur triphasé ; la fig. 2 montre comment les trois stabilisateurs monophasés sont connectés entre eux ; et
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la fig. 3 est un schéma simplifié du stabilisateur triphasé ainsi obtenu.
Dans le schéma du stabilisateur monophasé représenté à la fig. 1, la borne d'entrée de la phase est désignée par E, la borne de sortie par A, et la borne neutre par C. Cinq autres bornes 1 à 5 sont destinées à la connexion du stabilisateur monophasé avec deux autres stabilisateurs similaires pour le réglage des tensions composées entre phases.
Le stabilisateur monophasé selon la fig. 1 comprend, selon une disposition connue, un autotrans- formateur T4, dont une partie de l'enroulement est disposée entre l'entrée E et la sortie A de la phase,
l'extrémité libre de l'enroulement entier étant reliée à la borne neutre C pour permettre de connecter en étoile cet enroulement avec les enroulements correspondants des deux autres stabilisateurs. Une bobine de réaction T3 à noyau saturable à l'aide d'un courant continu est en circuit avec l'enroulement de l'auto-transformateur T4. Le courant continu de saturation est fourni par un tube amplificateur V2 dont la grille est commandée par une diode saturable VI du fait que le filament de chauffage de cette diode est alimenté en fonction de la tension de mesure,
comme indiqué dans le brevet principal. Un transformateur d'alimentation Tl comprend un enroulement secondaire Wl pour alimenter le filament de chauffage du tube amplificateur V2 et un enroulement W2 à prise médiane mise à la terre et avec des redresseurs, résistances et condensateurs pour produire les,
tensions anodiques des tubes VI et V2. Le transformateur de mesure qui doit alimenter le filament de chauffage de la diode VI est combiné avec le transformateur d'alimentation Tl du fait que leur enroulement primaire commun W3 est connecté entre la borne de sortie A de la phase et la borne de connexion 1 destinée à être reliée à la borne de sortie d'une autre phase ; ainsi cet enroulement primaire W3 sera parcouru par un courant engendré par l'une des tensions composées entre phases du stabilisateur triphasé.
Un enroulement de mesure secondaire W4 est connecté entre les bornes 2 et 4, pour pouvoir ajouter vectoriellement la tension de mesure de la phase présente à celle d'une autre phase.
Deux circuits amortisseurs comprenant chacun une bobine de réaction Li, L2 et un condensateur Cl, C2 sont montés en parallèle avec la bobine de réaction T3 entre l'enroulement de l'auto-transfor- mateur T4 et la borne neutre C. Ces circuits sont accordés de manière à supprimer respectivement la 3e et la 5e harmonique de la fréquence du réseau qui sont les harmoniques les plus importantes et dont les plus gênantes susceptibles de prendre naissance dans la bobine T3.
Une autre bobine de réaction 4 est montée en parallèle avec la sortie du stabilisateur, comme impédance de fuite assurant la permanence du réglage en l'absence de charge extérieure.
Le stabilisateur comprend encore un transformateur de compensation T2 ayant un enroulement pri- maire W;; monté en parallèle avec une résistance Ris disposée dans la ligne de sortie de la phase.
L'enroulement secondaire W6 du transformateur de compensation T. est relié par l'une de ses extrémités à l'enroulement de mesure W4 et à la borne 4 et par son extrémité opposée au filament de chauffage de la diode Vl. Lorsqu'un courant passe par la ligne de sortie de la phase, une tension est produite entre les extrémités de la résistance Rl; et cette tension est ajourée par le transformateur de compensation à la tension de commande appliquée au filament de chauffage de la diode Vi.
La connexion de trois stabilisateurs monophasés selon la fig. 1 pour constituer un stabilisateur triphasé destiné à régler les tensions composées entre phases a lieu selon le schéma de la fig. 2. Les trois stabilisateurs monophasés iront désignés, selon la phase qu'ils règlent, par VR, VS et VT. Dans la figure, seules les bornes 1 à 5, E, C et A sont indiquées, ces désignations correspondant à celles de la fig. 1.
A l'entrée 1 du stabilisateur triphasé sont indiquées des bornes R, S, T et O pour la connexion au réseau, et à la sortie II de ce stabilisateur des bornes R, S, T sont prévues pour le raccordement de la charge, les bornes de connexion au réseau R, S, T étant reliées à travers un interrupteur à main avec les bornes d'entrée E des stabilisateurs monophasés respectifs, les bornes C de ceux-ci étant connectées ensemble à la borne O destinée à être reliée au fil neutre du réseau, et les bornes de sortie A des stabilisateurs monophasés étant reliées respectivement aux bornes R, S, T de raccordement de la charge.
Il résulte de cela que les transformateurs T4 des amplificateurs sont connectés en étoile. Les enroulements de mesure des stabilisateurs monophasés sont connectés comme suit: borne 1 du stabilisateur VR à la borne 5 de Vs, la borne 1 de Vc à la borne 5 de VT et la borne 1 de VT à la borne 5 de VR ; donc, les enroulements primaires W3 des trois transformateurs Tl sont connectés, en triangle.
En outre, la borne 3 du stabilisateur VII est reliée à la borne 4 de VT, la borne 3 de Vs à la borne 4 de VR et la borne 3 de VT à la borne 4 de V, ; les bornes 2 de V;,, V, et VT sont reliées entre elles.
Ainsi, dans le circuit de commande du stabilisateur V., les enroulements W. et WI sont en série avec l'enroulement W4 du stabilisateur V#, ; dans le circuit de commande de Vs , les enroulements W6 et W4 sont en série avec W, de VR, et dans celui de VT, les. enroulements W,,, et W4 sont en série avec W4 de Vs. Les trois enroulements sont reliés entre eux en étoile par la connexion entre les bornes 2, sans que le point neutre soit maintenu à un potentiel fixe.
La fig. 3 donne une vue d'ensemble de la connexion des trois stabilisateurs monophasés, les éléments de ces derniers n'étant cependant pas tous représentés. Les signes-repères correspondent à ceux de la fig. 1. Les connexions 1-5, 2-2 et 3-4 entre les stabilisateurs indiqués à la fig. 2 se retrouvent ici comme lignes en traits interrompus.
Il va de soi que
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dans chaque stabilisateur, l'enroulement secondaire W,4 du transformateur Tl est disposé sur le même noyau que l'enroulement primaire W3 et l'enroulement secondaire WG du transformateur T2 sur le même noyau que l'enroulement primaire W5 bien que, pour la clarté du dessin, ces enroulements secondaires aient été représentés autre part et les noyaux correspondants indiqués une seconde fois.
Par rapport au stabilisateur triphasé décrit dans le brevet principal, le stabilisateur triphasé qu'on vient de décrire permet une économie de matériel dans les noyaux et enroulements, il est plus léger et moins encombrant. De plus, il permet d'obtenir un réglage plus précis. En effet, lorsque, par exemple, la tension du réseau diminue, la tension de chauffage des diodes Vl et par conséquent l'émission de leurs filaments commence par diminuer également.
Ceci fait augmenter le potentiel de la grille de commande du tube amplificateur V2, le courant anodique de celui-ci et par conséquent le courant passant par le transformateur Tl, ce qui a pour effet de ramener la tension de sortie vers la valeur qu'elle avait avant la diminution de la tension d'entrée. A cause de la résistance intérieure de ce transformateur la tension de chauffage est de ce fait encore diminuée, ce qui a le même effet qu'une diminution de la tension d'entrée, la tension de sortie étant corrigée vers des valeurs plus élevées, jusqu'à ce qu'elle soit à nouveau stabilisée. Ce comportement équivaut à une augmentation du taux d'amplification, laquelle aurait également pour effet une augmentation de la sensibilité du régulateur.
En dimensionnant de façon appropriée les, éléments du transformateur Tl ou en mettant en série avec son enroulement primaire W3 une résistance RI de valeur appropriée, on peut même obtenir que la tension de sortie augmente lorsque la tension d'entrée diminue. A mêmes dimensions de l'amplificateur, la précision de réglage du régulateur est augmentée.
En outre, le montage décrit empêche la tension d'alimentation de l'amplificateur de chaque régulateur de prendre des valeurs excessives, car grâce au fait que les transformateurs d'alimentation et de réglage sont combinés, la tension d'alimentation est dérivée de la tension composée qui a été réglée, et non de la tension de phase. Il en résulte également que les trois stabilisateurs tendent beaucoup moins à pomper .
Une tendance au K pompage qui se manifesterait pour une raison quelconque pourrait être combattue en disposant entre l'anode et la grille de chaque tube amplificateur un circuit de résonance en série, comprenant un condensateur C4 et une résistance R17, ces résistances Rl7 étant choisies, différentes afin d'obtenir des conditions d'oscillation différentes pour chacun des trois stabilisateurs. Pour une tension composée entre phases de 380 volts, la tension de chaque phase peut être réglée dans un intervalle compris entre 180 et 250 volts.
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Method for stabilizing phase-to-phase voltages in a network, and three-phase voltage stabilizer for implementing this method. The main patent relates to a method for stabilizing phase-to-phase voltages in a three-phase network in which three single-phase stabilizers are used. This method consists in principle in taking control voltages derived from the phase-to-phase output voltages from all of the outputs of said three regulators, and in causing these control voltages to act on the stabilizers.
According to the main patent, the vector difference of the phase-to-phase output voltages is made to act on the measurement circuit of each of said stabilizers between the phase on which the single-phase stabilizer in question acts and each of the other two phases.
According to the main patent, a three-phase voltage regulator intended for the implementation of this process comprises three single-phase stabilizers connected in star, and whose measuring circuits are connected in delta to the secondaries, connected in star, of three measuring transformers. supplied by the output voltages between phases of the stabilizer, so that the measuring circuit of each single-phase stabilizer receives a voltage proportional to the vector difference of the phase-to-phase voltages between the phase on which the single-phase stabilizer in question acts and each of the two other phases.
The present invention constitutes an improvement of that which is the subject of the main patent. The method according to the present invention is characterized in that at each of the vector differences of two secondary voltages each of which is proportional to one of the output phase-to-phase voltages, which difference acts as the control voltage of the single-phase stabilizer which adjusts the voltage of the intermediate phase to the two aforementioned output phase-to-phase voltages, a voltage is added which is a function of the load on this phase.
The three-phase stabilizer according to the present invention is characterized in that in each phase a resistor is arranged in series with the output of the corresponding single-phase stabilizer and in parallel with the primary winding of a compensation transformer, the secondary winding of this transformer. being arranged in the measurement circuit of this single-phase stabilizer, in series with the secondary windings of the measurement transformers connected between the phase considered and the other two phases.
Preferably, three single-phase transformers can be used as measuring transformers, each combined with the power supply transformer of one of the single-phase stabilizers, the primary winding of this combined transformer being connected between two phases of the three-phase output and consequently traversed by a current generated by one of the phase-to-phase voltages of outputs, this transformer comprising, in addition to the secondary windings by which the stabilizer is supplied,
a secondary winding for the measurement voltage connected in star with the corresponding secondary windings of the other two transformers. This makes it possible to realize each of the single-phase stabilizers as a complete unit and the three-phase stabilizer as a simple assembly of three such units.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the three-phase stabilizer according to the invention. In this drawing, fig. 1 is the diagram of one of the three single-phase stabilizers which together constitute the three-phase stabilizer; fig. 2 shows how the three single-phase stabilizers are connected to each other; and
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fig. 3 is a simplified diagram of the three-phase stabilizer thus obtained.
In the diagram of the single-phase stabilizer shown in fig. 1, the phase input terminal is designated by E, the output terminal by A, and the neutral terminal by C. Five other terminals 1 to 5 are intended for the connection of the single-phase stabilizer with two other similar stabilizers for the adjustment of phase-to-phase voltages.
The single-phase stabilizer according to fig. 1 comprises, according to a known arrangement, an autotransformer T4, part of the winding of which is disposed between the input E and the output A of the phase,
the free end of the entire winding being connected to the neutral terminal C to enable this winding to be connected in a star with the corresponding windings of the other two stabilizers. A saturable core T3 feedback coil using direct current is in circuit with the auto-transformer T4 winding. The direct saturation current is supplied by an amplifier tube V2, the gate of which is controlled by a saturable diode VI because the heating filament of this diode is supplied as a function of the measurement voltage,
as stated in the main patent. A power transformer T1 includes a secondary winding W1 for feeding the heating filament of the amplifier tube V2 and a winding W2 with a grounded center tap and with rectifiers, resistors and capacitors to produce the,
anode voltages of the VI and V2 tubes. The measuring transformer which is to supply the heating filament of the diode VI is combined with the supply transformer T1 due to the fact that their common primary winding W3 is connected between the output terminal A of the phase and the connection terminal 1 intended to be connected to the output terminal of another phase; thus this primary winding W3 will be traversed by a current generated by one of the phase-to-phase voltages of the three-phase stabilizer.
A secondary measurement winding W4 is connected between terminals 2 and 4, in order to be able to vectorly add the measurement voltage of the phase present to that of another phase.
Two damper circuits each comprising a feedback coil Li, L2 and a capacitor C1, C2 are connected in parallel with the feedback coil T3 between the winding of the auto-transformer T4 and the neutral terminal C. These circuits are tuned so as to suppress respectively the 3rd and the 5th harmonic of the network frequency which are the most important harmonics and of which the most disturbing likely to arise in the coil T3.
Another reaction coil 4 is connected in parallel with the output of the stabilizer, as a leakage impedance ensuring the permanence of the adjustment in the absence of an external load.
The stabilizer further comprises a compensation transformer T2 having a primary winding W ;; mounted in parallel with a Ris resistor placed in the phase output line.
The secondary winding W6 of the compensation transformer T. is connected by one of its ends to the measuring winding W4 and to the terminal 4 and by its end opposite to the heating filament of the diode Vl. When a current passes through the output line of the phase, a voltage is produced between the ends of the resistor Rl; and this voltage is perforated by the compensation transformer to the control voltage applied to the heating filament of the diode Vi.
The connection of three single-phase stabilizers according to fig. 1 to constitute a three-phase stabilizer intended to regulate the phase-to-phase voltages takes place according to the diagram of FIG. 2. The three single-phase stabilizers will be designated, depending on the phase they are adjusting, by VR, VS and VT. In the figure, only terminals 1 to 5, E, C and A are shown, these designations corresponding to those in fig. 1.
At input 1 of the three-phase stabilizer are indicated terminals R, S, T and O for connection to the network, and at output II of this stabilizer terminals R, S, T are provided for connection of the load, the network connection terminals R, S, T being connected through a hand switch with the input terminals E of the respective single-phase stabilizers, the terminals C of these being connected together to the terminal O intended to be connected to the wire neutral of the network, and the output terminals A of the single-phase stabilizers being connected respectively to the terminals R, S, T for connection of the load.
It follows from this that the transformers T4 of the amplifiers are connected in star. The measuring windings of the single-phase stabilizers are connected as follows: terminal 1 of the stabilizer VR to terminal 5 of Vs, terminal 1 of Vc to terminal 5 of VT and terminal 1 of VT to terminal 5 of VR; therefore, the primary windings W3 of the three transformers Tl are connected, in delta.
In addition, terminal 3 of stabilizer VII is connected to terminal 4 of VT, terminal 3 of Vs to terminal 4 of VR and terminal 3 of VT to terminal 4 of V,; terminals 2 of V; ,, V, and VT are interconnected.
Thus, in the control circuit of the stabilizer V., the windings W. and WI are in series with the winding W4 of the stabilizer V #,; in the control circuit of Vs, the windings W6 and W4 are in series with W, of VR, and in that of VT, the. W ,,, and W4 windings are in series with W4 of Vs. The three windings are connected to each other in a star by the connection between terminals 2, without the neutral point being kept at a fixed potential.
Fig. 3 gives an overview of the connection of the three single-phase stabilizers, the elements of the latter not however all being shown. The reference signs correspond to those of FIG. 1. The connections 1-5, 2-2 and 3-4 between the stabilizers shown in fig. 2 are found here as dashed lines.
It's obvious that
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in each stabilizer, the secondary winding W, 4 of the transformer Tl is arranged on the same core as the primary winding W3 and the secondary winding WG of the transformer T2 on the same core as the primary winding W5 although, for the clarity of the drawing, these secondary windings have been shown elsewhere and the corresponding cores indicated a second time.
Compared to the three-phase stabilizer described in the main patent, the three-phase stabilizer which has just been described allows material savings in the cores and windings, it is lighter and less bulky. In addition, it allows for more precise adjustment. In fact, when, for example, the voltage of the network decreases, the heating voltage of the diodes V1 and consequently the emission of their filaments also begins to decrease.
This increases the potential of the control gate of the amplifier tube V2, the anode current of the latter and consequently the current flowing through the transformer T1, which has the effect of bringing the output voltage back to the value it had before the input voltage decrease. Because of the internal resistance of this transformer the heating voltage is thereby further reduced, which has the same effect as a decrease in the input voltage, the output voltage being corrected to higher values, up to 'until it is stabilized again. This behavior is equivalent to an increase in the amplification rate, which would also increase the sensitivity of the regulator.
By appropriately dimensioning the elements of transformer T1 or by placing in series with its primary winding W3 a resistor RI of appropriate value, it is even possible to obtain that the output voltage increases when the input voltage decreases. At the same amplifier dimensions, the regulator adjustment precision is increased.
In addition, the described arrangement prevents the supply voltage of the amplifier of each regulator from taking excessive values, because thanks to the fact that the supply and control transformers are combined, the supply voltage is derived from the phase-to-phase voltage that has been set, not the phase voltage. As a result, all three stabilizers tend to pump much less.
A tendency to K pumping which would appear for any reason could be combated by placing between the anode and the gate of each amplifier tube a series resonance circuit, comprising a capacitor C4 and a resistor R17, these resistors Rl7 being chosen, different in order to obtain different oscillation conditions for each of the three stabilizers. For a phase-to-phase line-to-phase voltage of 380 volts, the voltage of each phase can be set within a range of 180 to 250 volts.