FR2490421A1 - Systeme generateur inductif, ensemble d'alimentation electrique et circuit de correction du facteur de puissance - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES SYSTEMES INDUCTIFS GENERATEURS D'ENERGIE ELECTRIQUE. ELLE SE RAPPORTE A UN SYSTEME GENERATEUR D'ENERGIE ELECTRIQUE 10, 12 COMPRENANT UN ARRANGEMENT DE CONDENSATEURS COMMUTES 30 EN FONCTION DU FACTEUR DE PUISSANCE MESURE AUX BORNES DE SORTIE 14. DE CETTE MANIERE, LE GENERATEUR INDUCTIF 10 TRANSMET DE L'ENERGIE A TENSION ET FREQUENCE REGULEES. LE SYSTEME PEUT FONCTIONNER DE MANIERE AUTONOME AFIN QU'IL TRANSMETTE DE L'ENERGIE AVEC UN FACTEUR DE PUISSANCE EGAL A L'UNITE A UN ENSEMBLE EXTERNE D'ALIMENTATION ELECTRIQUE TEL QU'UN RESEAU. APPLICATION AUX SYSTEMES D'ALIMENTATION ET DE DISTRIBUTION ELECTRIQUE.

Description

La présente invention concerne le domaine des générateurs d'énergie

électrique et plus précisément des

systèmes générateurs inductifs.

Pratiquement tous les générateurs d'énergie élec-

trique actuellement utilisés sont des machines synchrones. Ces générateurs sont par exemple reliés afin qu'ils forment un réseau électrique d'alimentation.Dans d'autres cas, ces

générateurs synchrones fonctionnent sous forme de géné-

rateurs autonomes d'énergie électrique. Bien que ces ma-

chines synchrones fonctionnent efficacement dans les appli-

cations nécessaires de création d'énergie électrique, elles

ont un coût relativement élevé par rapport à l'autres géné-

rateurs connus tels que les machines d'induction destinées

à fonctionner en mode générateur.

Cependant, malgré le coût relativement faible

des machines d'induction, les systèmes générateurs in-

ductifs autonomes connus ont été relativement coûteux étant donné les circuits électroniques ou magnétiques nécessaires

à l'établissement d'une fréquence et d'une tension régulées.

Contrairement à un générateur synchrone, un générateur

inductif fonctionnant à tension et fréquence fixes ne per-

met pas la variation indépendante du courant réel et des courants réactifs. Pour une tension et une fréquence fixes, le courant actif d'un générateur inductif peut varier entre

zéro et la valeur maximale avec la variation de la fré-

quence de glissement (c'est-à-dire la différence entre la fréquence électrique et la fréquence mécanique). Le courant réactif nécessaire à une tension et à une fréquence fixes reste en retard et avec une amplitude notable dans toute la plage de puissances du générateur, et elle est maximale à la puissance maximale de sortie. En conséquence,

il faut une source extérieure d'un courant réactif en avan-

ce pour l'établissement d'une tension de sortie dans un générateur inductif autonome. Cette source réactive doit être réglable ou variable lorsque la tension de sortie

doit être régulée en dessous de la saturation du générateur.

Le principal inconvénient des générateurs inductifs autonomes connus est le coût élevé du circuit électronique

de puissance et magnétique associé nécessaire à la régula-

tion indispensable. En outre, la qualité de la forme d'onde de sortie des systèmes générateurs inductifs autonomes connus a nécessité l'utilisation de filtres de puissance

relativement coûteux afin que les caractéristiques spec-

trales aient les valeurs voulues.

Les générateurs inductifs connus reliés à des

réseaux d'alimentation ont été utilisés de façon peu fré-

quente étant donné le faible facteur de puissance et les pointes de courant lors de la mise en route. Lorsqu'un

générateur inductif doit être relié à un ensemble d'ali-

mentation sous forme d'un réseau, celui-ci fixe la tension et la fréquence du générateur inductif et joue le rôle d'un absorbeur de puissance active et d'une source de puissance réactive. Pendant le fonctionnement du générateur, l'arbre du générateur inductif tourne légèrement plus vite que

la vitesse synchrone sous la commande d'un moteur à mé-

canisme ou d'un autre type. Le glissement négatif résul-

tant de la machine inductive applique un couple au moteur et provoque la création d'énergie électrique active et sa transmission au réseau. Dafts ces générateurs inductifs, le courant réactif nécessaire à l'entretien du flux dans le générateur inductif est transmis par le réseau si bien

que le facteur de puissance n'est pas optimal.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 829 758 décrit un mode de réalisation de générateur inductif ayant un circuit convertisseur detension destiné à l'excitation d'un tel générateur. Un second mode de réalisation connu est décrit dans l'article de Abbondanti et Brennen, "STATIC EXCITERS FOR INDUCTION GENERATORS", IEEE IAS Transactions, vol. LA-13, n03, septembre/octobre 1977. Selon ces deux techniques, un condensateur fixe de valeur importante est utilisé aux bornes des lignes de sortie de- puissance afin qu'il crée un courant réactif en avance. Selon le brevet précité, sous cette forme, des commutateurs à commutation forcée comprenant des thyristors triodes à blocage inverse assurent une reconnexion du condensateur entre les phases

afin qu'une tension continue nominalement constante appa-

raisse aux bornes du condensateur. Au contraire, l'article -de Abbondanti et Brennen indique le réglage du courant réactif par utilisation de condensateurs fixes pour chaque phase, en combinaison avec des selfs importantes réglables

et non linéaires qui évacuent ou écartent le courant réac-

tif excessif en avance qui n'est pas nécessaire par la charge ou la machine d'induction. Un réseau commuté de selfs est utilisé avec un réseau de modulation de la durée des moments pendant lesquels les diverses selfs sont en circuit. Cette technique réduit au minimum le nombre de commutateurs,

mais le coût des réactances est relativement élevé.

Dans des variantes de configurations connues, les brevets des Etats-Unis d'Amérique no 3 043 115, 2 871 439 et 2 881 376 décrivent une commande à condenateurs commutés destinée à des machines d'induction. Cependant, ces systèmes n'assurent pas la régulation de la tension mais-au contraire permettent la saturation de la machine d'induction. Il n'y a pas de régulation de tension qui

est indépendante de la vitesse de la machine.

On connaît aussi l'utilisation soit-d'un arrange-

ment binaire de condensateurs, soit d'un arrangement ari-

thmétique de condensateurs pour le réglage du courant ré-

actif dans un générateur inductif. Les arrangements binai-

res de condensateurs utilisent une séquence commutable de condensateurs ayant des valeurs pondérées sous forme binaire (par exemple 1C, 2C, 4C, 8C,...) et un arrangement arithmétique comprend des condensateurs commutables ayant 30. les mêmes-valeurs (par exemple 1C, 1C, 1C,...). Dans ces deux systèmes, on peut obtenir un multiple entier d'une

capacité par commutation sélective en circuit de condensa-

teurs donnant la valeur voulue. Cependant, dans l'arrangement arithmétique, il faut un nombre relativement important de condensateurs pour l'obtention d'une large plage de capacités. Dans l'arrangement binaire, il faut un plus petit nombre de condensateurs, mais la nature exponentielle des capacités des condensateurs nécessite l'utilisation de capacités relativement grandes, augmentant l'erreur

du système due aux tolérances fixées pour les condensa-

teurs connus de puissance.

L'invention concerne un système générateur in-

ductif ayant un circuit commandé de réactances.

Elle concerne aussi un système générateur induc-

tif qui peut être adapté sélectivement à un fonctionnement

autonome ou à la connexion à un réseau d'alimentation.

Elle concerne aussi un système générateur induc-

tif qui peut être adapté sélectivement à un fonctionnement

sous forme reliée à un réseau d'alimentation, avec un fac-

teur de puissance pratiquement égal à un, en présence de

charges déséquilibrées entre lignes ou entre ligne et neutre.

Elle concerne aussi un réseau d'alimentation

ayant au moins deux générateurs inductifs en parallèle.

Elle concerne aussi un circuit de correction

du facteur de puissance ayant un réseau commandé de réac-

tances. Plus précisément, l'invention concerne un système générateur d'énergie électrique comprenant une machine d'induction. Dans un mode de réalisation, cette machine est en mode générateur et peut être adaptée sélectivement à un fonctionnement autonome, avec une-excitation réactive réglée assurée par un arrangement de condensateurs commuté électroniquement, ou peut fonctionner en étant reliée à un réseau d'alimentation,-avec correction du facteur de puissance par mise en oeuvre du même arrangement commuté de condensateurs. En mode autonome, le système transmet de la puissance active et réactive à une tension et une fréquence régulées à des charges variables, et, en mode connecté à un réseau, il fournit de la puissance active et

réactive au réseau d'alimentation avec un facteur de puis-

sance égal à un à la tension et à la fréquence nominales

du réseau.

Le système générateur inductif selon l'invention comporte une machine d'induction à n phases ayant un arbre rotatif d'entrée et au moins n lignes de sortie, n étant un nombre entier, par exemple égal à 1 ou 3. Dans diverses configurations, la machine peut avoir n lignes de sortie correspondant à des phases différentes et, en outre, une ligne neutre de sortie. L'arbre d'entrée est entraîné à

une fréquence réglée par un moteur. En pratique, celui-

ci peut être par exemple un moteur à combustion interne disposé dans une boucle d'application de couple si bien

que le couple de sortie du moteur (appliqué à l'arbre d'en-

trée de la machine d'induction) est réglé en fonction

de la fréquence électrique détectée de la machine.

Un arrangement commuté de condensateurs à N étages transmet un courant réactif réglé aux lignes de-sortie de la machine d'induction. Chaque étage de l'arrangement

comporte un réseau de condensateurs associé à chaque per-

mutation de paires des n lignes de sortie. Les réseaux de condensateurs dans chaque étage se caractérisent en ce qu'il ont pratiquement la même résistance. Chaque étage comprend en outre un réseau associé decommutation pour

chaque réseau de condensateurs, assurant le couplage sélec-

tif du réseau de condensateurs à la paire associée de li-

gnes de sortie.

Un réseau de réaction est monté entre les lignes de sortie et l'arrangement de condensateurs afin qu'il commande par adaptation la commutation des N différents

étages qui doivent être mis en circuit ou hors circuit.

Dans des modes de réalisation de l'invention destinés à fonctionner en étant connectés à un ensemble

d'alimentation sous forme d'un réseau, le circuit de ré-

action comprend un détecteur du facteur de puissance des-

tiné à former un signal représentatif de ce facteur de

puissance dans les lignes de sortie de la machine d'induction.

Le réseau de réaction utilise ce signal de facteur de puis-

sance pour la commande de l'arrangement commuté de conden-

sateurs et fait ainsi varier la capacité résultante entre les lignes de sortie du générateur si bien que celui-ci présente au réseau un facteur de puissance égal à un, malgré des charges locales déséquilibrées entre lignes ou entre ligne et neutre qui sont reliées au générateur. Dans un

mode de réalisation, le détecteur crée,un signal de fac-

teur de puissance qui correspond à la puissance réactive détectée, et le réseau de réaction est destiné à rendre

minimale la puissance réactive afin que le facteur de puis-

sance soit optimisé à une valeur égale à l'unité ou proche de celle-ci. Dans d'autres modes de réalisation, des signaux de courant et de tension détectés peuvent être combinés afin qu'ils forment un signal de facteur de puissance qui peut être optimisé à l'unité. Selon l'invention,-tous ces modes de réalisation sont considérés comme formant des signaux représentatifs des facteurs de puissance dans les

lignes de sortie. Dans toutes les configurations, le dé-

tecteur du facteur de puissance peut être raccordé dans une configuration en "boucle ouverte" (réduisant au minimum le courant réactif consommé par les charges locales reliées au générateur inductif), ou suivant une configuration

en "boucle fermée" (réduisant au minimum le courant réac-

tif consommé par le réseau).

Dans des modes de réalisation de l'invention

destinés à un fonctionnement autonome, le-réseau de ré-

action est destiné à régler (ou réguler) à la fois la tension et la fréquence des lignes de sortie de la machine. Dans ce cas, le réseau de réaction comprend un détecteur qui forme un ou plusieurs signaux représentatifs de l'amplitude

de la tension dans les lignes de sortie de la machine.

Le réseau de réaction utilise les signaux d'amplitude pour le réglage de l'arrangement commuté de condensateurs qui fait varier la capacité résultante entre les lignes

de sortie du générateur. Dans cette configuration, lors-

qu'une capacité supplémentaire à celle qui est nécessaire est ajoutée pour la compensation de la puissance réactive en retard du générateur autonome et de ses charges, la tension du générateur augmente progressivement. La tension diminue de manière analogue lorsqu'une capacité inférieure à celle qui est nécessaire est commutée entre les lignes

de sortie. En régime permanent à la tension voulue de fonc-

tionnement, la capacité moyenne ajoutée fait apparaître une puissance réactive en avance qui assure une compensation exacte de la puissance réactive résultante en retard du système autonome. En mode autonome,la fréquence est régulée par une boucle de réaction qui compare la fréquence électrique de sortie à une référence et utilise le signal résultant d'erreur pour le réglage du moteur (par exemple du papillon

des gaz d'un moteur à combustion interne).

En mode autonome, le réseau de réaction compare en général la tension des lignes de sortie de la machine à une référence, et échantillonne et maintient le signal résultant d'erreur. Ensuite, une capacité proportionnelle à l'erreur est commutée aux bornes des lignes de sortie pendant le cycle suivant. Dans les systèmes triphasés,

on peut obtenir une meilleure largeur de bande et une meil-

leure régulation de tension par addition de la capacité nécessaire une fois par cycle et par phase, donnant une

fréquence efficace de trois fois par cycle.

Dans un arrangement commuté de condensateurs

à N étages, dans lequel au moins X des étages ont des capaci-

tés à pondération binaire, 2x valeurs différentes au moins de capacité sont disponibles et peuvent être commutées entre les lignes de sortie, pour chaque phase. Si X des étages ont des capacités binaires pondérées et les N-X étages restants ont des capacités identiques correspondant

à la valeur binaire maximale, le nombre de valeurs diffé-

rentes de capacités pouvant être commutées entre les li-

gnes de sortie par phase est égal à (N-(X-1)2Xl1 + 2X -1) Pour de telles configurations, à chaque cycle ou tous les deux cycles, la capacité commutée entre les lignes de sortie peut être elle-même modifiée entre des valeurs adjacentes avec un coefficient convenable d'utilisation de manière

que, en moyenne, la capacité exacte nécessaire soit commu-

tée. La dimension des pas du courant réactif est propor-

tionnelle au plus petit condensateur de l'arrangement.

La petite variation d'un cycle au suivant du courant ré-

actif de l'arrangement de condensateurs due au nombre fini de pas de capacité n'affecte pas notablement la tension des lignes de sortie puisque le flux dans l'entrefer et ainsi la tension de la machine d'induction répondent de façon relativement lente aux variations de l'excitation du courant réactif. La constante de temps de la variation de tension à un pas de courant réactif est à peu près égale à la constante de temps du rotor qui est par exemple de quelques centaines de millisecondes,soit quelques dizaines de cycles. Ainsi, la machine d'induction filtre elle-même la plupart de l'effet de la petite commutation des pas de courant d'excitation provoqué par l'utilisation de

condensateurs de valeur finie.

Dans un mode de réalisation de l'invention, X des N étages de l'arrangement de condensateurs ont des capacités à pondération binaire d'un étage au suivant (par exemple 1C, 2C, 4C, 8C,..., C étant une capacité

de référence), et les condensateurs des N-X étages res-

tants ont des capacités pratiquement égales (par exemple 1C', 1C', 1C',.., C' étant une capacité de référence et

étant par exemple égale à 2xC). Dans une telle configura-

tion hybride de type à la fois binaire et arithmétique

pondéré, on peut commuter des capacités avec une varia-

tion relativement fine (par mise en oeuvre de la partie à pondération binaire de l'arrangement), alors que la partie arithmétique contribue aux valeurs relativement importantes le cas échéant. Ainsi, l'invention combine les avantages des configurations des arrangements binaires et arithmétiques car elle permet de très faibles erreurs de quantification, et aucune capacité si importante que les tolérances posent un problème n'est nécessaire..En outre, un système à extension modulaire peut être réalisé par addition d'un autre étage de condensateurs de capacité

- élevée, sans que la totalité de l'arrangement de. condensa-

teurs doive être reconstruite comme dans le cas d'un arran-

gement à pondération binaire totale.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le réseau de réaction comprend à la fois un détecteur du

facteur de puissance et un détecteur d'amplitude des ten-

sions des lignes de sortie de la machine. Dans ce mode de réalisation, le réseau de réaction a un organe de com- mande ou commutateur à deux états qui peut sélectionner les deux détecteurs, en coopération avec un commutateur qui relie sélectivement les lignes de sortie de la machine d'induction au réseau externe ou qui l'en sépare. Lorsque le réseau de réaction est dans un premier état, le système générateur inductif est relié au réseau extérieur, un facteur de puissance égal à l'unité étant présent aux lignes

de sortie. Dans le second état, le système générateur fonc-

tionne de façon autonome, avec réglage de la fréquence

et de la tension des lignes de sortie.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, au moins deux systèmes générateurs inductifs peuvent être reliés en parallèle, le réseau de réaction de l'ensemble comprenant un détecteur de tension monté entre les lignes de sortie et l'arrangement de. condensateurs si bien que le système règle les valeurs des capacités commutées entre

les lignes de sortie de l'en-semble combiné.

On sait que lorsqu'on essaie de faire apparaître un flux dans un générateur inductif non excité, avec une ligne existante de tension, la tension de cette ligne a

tendance instantanément à diminuer (par exemple à la moi-

tié de la valeur nominale lorsque le générateur introduit est identique au générateur qui fonctionne déjà) si bien qu'il apparaît un clignotement ou scintillement. Dans les différents modes de réalisation de l'invention destinés à la connexion en parallèle de générateurs inductifs, soit dans un réseau d'alimentation soit sous forme autonome, l'un au moins des générateurs peut comprendre un réseau à thermistance de puissance relié à l'une au moins des

lignes de sortie. Ce réseau à thermistance à une thermis-

tance qui peut être raccordée sélectivement à la ligne de sortie. Lors du fonctionnement, le réseau à thermistance joue le rôle d'un circuit tampon entre la ligne de sortie du générateur qui doit être excitée magnétiquement et la

ligne correspondante de sortie du générateur excité. Lors-

qu'un générateur inductif qui n'est pas excité mais qui tourne mécaniquement (à proximité de la vitesse synchrone) doit être couplé en parallèle par rapport à un générateur inductif qui fonctionne déjà, le réseau à thermistance étant relié à l'une des lignes de sortie, la thermistance présente initialement une résistance relativement élevée

dans la ligne de sortie et empêche la surcharge du système.

Ce courant initial transmis au générateur tournant mais non excité provoque l'élévation d'un flux (tension) aux bornes de cette machine. Le courant est maintenu à une valeur pratiquement constante <lorsque la thermistance a une valeur telle que sa résistance diminue lorsqu'elle s'échauffe, à une vitesse correspondant à l'augmentation de tension). En conséquence, la constante de temps associée

à l'augmentation de tension est à peu près égale à la cons-

tante de temps du rotor. Dans un mode de réalisation avan-

tageux, le courant est à peu- près égal au courant d'ai-

mantation en régime permanent qui, dans le cas d'une ex-

citation monophasée d'une machine triphasée, correspond sensiblement à trois fois le courant d'aimantation sans charge consommé par une machine entraînée par une source équilibrée. Lorsque le générateur d'induction initialement non excité est totalement excité, la chute de tension aux

bornes de la thermistance qui est à température relative-

ment élevée, est alors négligeable et la thermistance est commutée hors circuit par un commutateur qui la met en

dérivation. Dans cette configuration, de l'énergie magné-

tique s'accumule dans le générateur initialement non ex-

cité, de manière réglée, si bien qu'il est connecté sans

variation importante de courant (c'est-à-dire sans pertur-

bation périodique). Dans des variantes, des thermistances séparées sont utilisées pour chaque phase, et nécessitent

un courant égal à 1/n fois le courant nécessaire à l'exci-

tation du générateur.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le réseau de réaction peut comprendre un réseau de formation d'un profil de tension destiné à régler la tension de sortie aux moments de charge relativement élevée. Par exemple, lorsqu'une charge ayant un moteur électrique al- ternatif est mise en circuit, elle fait apparaître une charge active importante au niveau du moteur si bien que

la fréquence de rotation de l'arbre d'entrée du généra-

teur inductif diminue (surtout lorsque le couple du moteur est limité). Le circuit de profil de tension détecte le moment de ces changements de fréquence et transmet un signal de compensation afin que la machine transmette une tension de ligne de sortie relativement faible (par exemple égale à 0,707 fois la tension nominale) dans toute une plage de fréquences qui se trouve juste au-dessous de la fréquence nominale de fonctionnement. En conséquence, sous l'action d'une charge élevée, la tension de la ligne de sortie est réduite et une charge réduite est transmise

au moteur. En conséquence, celui-ci peut continuer à fonc-

tionner avec une puissance élévée, près de la fréquence

nominale du système. La fréquence électrique dans la bou-

cle de réaction des condensateurs commutés reste rela-

tivement élevée si bien que l'arrangement de condensateurs peut fournir le courant réactif nécessaire (qui est aussi élevé dans une plage transitoire), avec un nombre minimal de condensateurs. Un second avantage de cette configuration est que le moteur peut fonctionner à une vitesse plus

élevée que celle qui serait possible et peut ainsi don-

ner une puissance plus élevée à la machine d'induction.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention,

un courant réactif supplémentaire en avance peut être trans-

mis lorsque les charges réactives sont relativement élevées

(par exemple lors de la mise en route d'un moteur d'induc-

tion) par introduction dans une partie de l'arrangement

de condensateurs, de condensateurs électrolytiques alterna-

tifs. Normalement, la plupart des condensateurs de l'arran-

gement sont destinés à fonctionner constamment en courant 1 2 alternatif. Cependant, une solution avantageuse au point de vue de la rentabilité pour la transmission d'un courant réactif supplémentaire utilisé pendant des surcharges intermittentes, est l'incorporation à l'arrangement de condensateurs électrolytiques à- courant alternatif (par- fois appelés "condensateurs pour démarrage de moteur")

qui sont destinés à fonctionner par 'intermittence.

Dans tous les modes de réalisation qui précèdent,

le réseau de réaction peut comprendre une commande de com-

mutation des divers étages de l'arrangement de condensa-

teurs. Ce réseau de commande de commutation contrôle les tensions entre les lignes, deux par deux. Ces tensions peuvent comprendre des variations transitoires (par exemple

créées par des redresseurs) recoupant la tension nulle.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le réseau de commande decommutation comprend un premier détecteur de

passage à zéro relié aux lignes ae sortie. Ce premier dé-

tecteur est lui-même relié à un intégrateur qui est relié

à un second détecteur de passage à zéro. Le signal de sor-

tie de ce dernier est un signàl de commande de commutation

qui est adapté de façon optimale à la commutation des con-

densateurs de l'arrangement aux moments o les condensateurs sont chargés à la tension de ligne si bien qu'une source

d'erreur transitoire dans la ligne est éliminée.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention ressortiront mieux de la description qui va sui-

vre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est un diagramme synoptique d'un système générateur inductif selon l'invention; - la figure 2 est un schéma en partie sous forme

de diagramme synoptique d'un mode de réalisation d'arrange-

ment commuté de condensateurs du système de la figure 1; - la figure 3 est un schéma électrique en partie

sous forme de diagramme synoptique d'un réseau de condensa-

teurs et d'un réseau associé de commutation de l'arrange-

ment de la figure 2; - la figure 4 représente des exemples de formes d'onde observées lors du fonctionnement de l'arrangement de la figure 2; la figure 5 est un diagramme synoptique du capteur de réaction du système de la figure 1; - la figure 6 est un diagramme synoptique du générateur de signaux de déclenchement du système de la figure 1; la figure 7 est un diagramme synoptique d'un

détecteur de passage à zéro et d'un filtre du circuit géné-

rateur de signaux de déclenchement de la figure 6; - la figure 8 est un diagramme synoptique d'un organe de réglage de fréquence du système de la figure 1; - la figure 9 est un diagramme synoptique d'un exemple de réseau de profil de tension destiné au système de la figure 1; - la figure 10 est un diagramme synoptique d'un exemple de réseau à thermistance utilisé avec le système de la figure 1; - la figure 11 est un diagramme synoptique d'un réseau à arrangement de capacités de surcharge destiné au système de la figure 1; - la figure 12 est un-schéma électrique en partie

sous forme de diagramme synoptique d'un réseau dérivé des-

tiné au réseau représenté sur la figure 11; et

- les figures 13 à 18 sont des diagrammes synop-

tiques de variantes du système de la figure 1, adaptées

à la correction du facteur de puissance de charges désé-

quilibrées.

La figure 1 représente un système générateur induc-

tif 10 comprenant une machine triphasée 12 à induction qui a elle-même trois lignes de sortie reliées à un jeu de trois bornes associées de sortie (repérées collectivement par la référence 14). Dans des variantes,une quatrième ligne (ou neutre) peut s'ajouter aux trois lignes 14. Dans le mode de réalisation considéré, les bornes 14 peuvent être commandées sélectivement par un commutateur 16 afin que

ces bornes puissent être reliées à un ensemble externe d'ali-

mentation en transmettant une puissance réelle et réactive

à-cet ensemble d'alimentation et en recevant aussi une puis-

sance réelle et réactive de ce réseau, ou elles peuvent être

séparées de ce réseau lors d'un fonctionnement autonome.

Une charge locale repérée par la référence 18 est reliée aux lignes de sortie de la machine 12 d'induction. Dans d'autres modes de réalisation, des machines d'induction ayant un nombre différent de phases (par exemple une seule)

peuvent avoir des configurations analogues.

Un moteur ou dispositif 20 d'entraînement à couple réglé est destiné à entraîner l'arbre d'entrée de la machine 12 d'induction à une fréquence fixée parun signal de réglage de fréquence transmis par une ligne 22. Dans ce mode de réalisation, le moteur principal 20 est un moteur 24 à combustion interne. La vitesse du moteur 24.est réglée à l'aide d'un papillon 21 commandé par le signal de la ligne 22. Le papillon 21 règle le débit de carburant provenant d'un réservoir 26. Dans des variantes, le moteur peut être par exemple une éolienne dont le couple de sortie (vitesse) est réglé par variation du pas des pales. Dans d'autres

modes de réalisation, le moteur principal peut être un mo-

teur à courant continu dont la vitesse de sortie est réglée

par un signal classique de réglage de vitesse de moteur.

Le signal de réglage de fréquence de la ligne 22 est transmis par un organe 28 de réglage de fréquence

qui est relié aux lignes de sortie de la machine 12.

Un arrangement commuté 30 de condensateurs est

destiné à transmettre un courant réactif réglé aux diver-

ses lignes de sortie de la machine 12. L'arrangement 30 comporte N étages ayant chacun un réseau de condensateurs associé aux diverses permutations de paires de lignDs de

sortie de la machine 12. Dans le mode de réalisation consi-

déré dans lequel la machine 12 est triphasée, chaque étage de l'arrangement 30 comprend trois réseaux identiques de

condensateurs. Chaque réseau de condensateurs a un ou plu-

sieurs condensateurs donnant une capacité caractéristique à cet étage et ayant un réseau associé de commutation. Les valeurs des capacités de chaque étage se caractérisent par une capacité résultante pratiquement identique. Le réseau de commutation est commandé par un signal de déclenchement qui lui est appliqué et assure la liaison sélective des réseaux de condensateurs de l'étage correspondant à la

paire associée de lignes de sortie de la machine 12.

Ainsi, dans un mode de réalisation avantageux, l'arrangement commuté 30 de condensateurs a N étages, chaque étage ayant une configuration en tr angle (c'est-à-dire

que chaque étage comprend un condensateur couplé sélective-

ment à une paire associée de lignes de sortie de la machine

12). Dans une configuration selon une variante, bien qu'équi-

valente, l'arrangement 30 peut comprendre N étages ayant chacun une configuration en étoile (c'est-à-dire que chaque étage comporte un condensateur couplé sélectivement à une ligne associée de sortie de la machine 12 et à un potentiel commun d'une ligne neutre).La configuration représentée

* en triangle permet de façon générale l'utilisation des con-

densateurs avec des tensions nominales accrues et une plus

faible capacité (et donc un moindre coût) que la configu-

ration double en étoile.

Dans le mode de réalisation triphasé considéré,

il faut 3N signaux de déclenchement (ou 3N lignes correspon-

dantes 34a) pour l'arrangement 30 à N étages afin que les divers condensateurs soient commutés sélectivement en position de fonctionnement ou de non-fonctionnement. Les

signaux de déclenchement proviennent d'un générateur conve-

nable 34 qui est lui-même piloté par un capteur 36 à réaction.

249042l Dans le mode de réalisation considéré, ce capteur 36 est reliée aux lignes de sortie d'une machine 12 d'induction

par trois lignes 35a de détection de tension qui transmet-

tent des signaux représentatifs de la tension des lignes de sortie, et par trois lignes 35b de détection de courant transmettant des signaux représentatifs du courant circulant

dans ces lignes de sortie. Ainsi, le système 10 est à "bou-

cle fermée". Dans des variantes, ce système peut être "à

boucle ouverte" et les lignes 35b peuvent détecter le cou-

rant dans les lignes 18a rejoignant la charge locale 18.

Dans la configuration de la figure 1, lorsque le commutateur 16 relie les bornes 14 à un ensemble externe d'alimentation, -le capteur 36 fonctionne dans un premier état. afin qu'il

détermine le courant réactif aux bornes 14. Lorsque le com-

mutateur 16 découple le système 10 de l'ensemble externe d'alimentation, c'est-à-dire pour un fonctionnement autonome, le capteur 36 fonctionne dans un second état et détermine l'amplitude de la tension des lignes de sortie de la machine 12. La figure 2 représente, le premier et le Nième étage de l'arrangement 40 de condensateurs, et le couplage

de ces étages aux lignes de sortie de la machine 12 d'in-

duction. Sur la figure 2, les trois lignes de sortie de la machine 12 sont repérées par les lettres A, B et C. Le

premier et le Nième étage de l'arrangement 30 sont repré-

sentés schématiquement avec un condensateur (C suivi d'in-

dice) et un commutateur (repéré par S suivi d'indice) mon-

tés entre les diverses paires de lignes de sortie A, B et C. Les indices des condensateurs et commutateurs de la figure 2 sont représentatifs des deux lignes de sortie associées. Dans le mode de réalisation considéré, les X premiers étages de l'arrangement 30 ont des condensateurs ayant des capacités en dérivation pondérées sous forme binaire d'un étage au suivant. Les N-X étages restants ont des capacités de valeurs égales dans les diverses branches, d'un étage au suivant comme indiqué dans le tableau qui suit. La figure 2 représente 3N signaux de déclenchement

associés chacun à l'un des réseaux de commutation des étages.

TABLEAU

PONDERATION BINAIRE PONDERATION ARITHMETIQUE

CAB(1) AB(X+1)

CBC(1) C CB (X+) t 2XC

BC1)BC(X-I-)

CCA(1) J CCA(X+1)

CAB(2)

CBC(2) 2C

CCA(2)

CAB(N) X

CBC(N) 2C

*15 CCA(N)

CAB(X) X-c

C 12X C

BC(X)

CCA(X)

Dans un mode de réalisation de l'invention repré-

senté sur les figures 1 et 2, les condensateurs de l'arran-

gement 30 ont la configuration en triangle dans laquelle

les 3N signaux de déclenchement de l'arrangement 30 permet-

tent une commande indépendante de la commutation de chaque

condensateur, dans les divers étages. Dans ce mode de ré-

alisation, l'arrangement utilisé a une combinaison de con-

densateurs à pondération linéaire binaire, commutant les étages une fois par cycle uniquement aux crêtes positives de la tension de ligne. En général, la commutation hors circuit des condensateurs des divers étages peut avoir lieu aux crêtes de tension positive ou négative (courant nul),

c'est-a-dire à 180 du moment voulu avec commutation cor-

respondante à l'état conducteur à (K x 360 ) du point d'ar-

rêt de conduction.

La figure 3 représente un exemple de condensateur

d'un premier étage connecté entre deux lignes, et du ré-

seau de commutation de l'arrangement 30, entre les lignes A et B, sur la machine 12 d'induction. Dans ce mode de -18 réalisation, les lignes A et B de sortie forment des lignes communes à intensité élevée pour le courant de sortie des divers étages. Ces lignes communes sont repérées sur la figure 3 par les références 40 et 42. Il faut noter que les lignes communes sont particulièrement adaptées à une transmission très efficace de chaleur par. convéction si

bien que ces lignes communes constituent des sortes de radia-

teurs pour les différents éléments qui leur sont reliés.

Le réseau de condensateurs est monté entre les

lignes communes 42 et 40 par des commutateurs à semi-conduc-

teurs sous forme de thyristors triodes à blocage inverse

46 et de commutateurs bidirectionnels commandés 48. Le ré-

seau de condensateurs comprend un condensateur (appelé C) monté en série avec une self à noyau d'air (repérée par la référence L). Le courant circulant dans la combinaison

en série du condensateur et la self est repéré par la ré-

férence IAB. Dans ce mode de réalisation, les condensateurs sont de type alternatif 520P ou des condensateurs alternatifs métallisés au polypropylène de type 325P, fabriqués par

Sprague.

Le condensateur est relié à la cathode du thyristor 46 et à l'anode d'une diode anti-parallèle Dl. Dans ce mode de réalisation, le thyristor 46 a un boîtier TO-220AB dont l'anode est en contact électrique et thermique direct avec la ligne commune 42. La diode Dl est une diode en forme de plot ayant sa cathode en contact électrique-et thermique direct avec la ligne commune 42. Le signal de déclenchement provenant du générateur 34 (décrit plus en détail dans la suite du présent mémoire> est transmis par une ligne 34a entre la gâchette et la cathode du thyristor 46. Sur la figure 3, la ligne des signaux de déclenchement du réseau représenté de commutation comporte quatre fils <portant

la référence collective 34a)- Le fil 35a iajoignant la gâ-

chette du thyristor 46 a un fil associé 35b de retour par-

tant de la cathode du thyristor 46 et revenant au généra-

teur 34.

La self L est directement reliée à la borne MT1 du commutateur bidirectionnel commandé 48. Dans le mode de réalisation considéré, ce commutateur 48 a un boîtier TO-220AB dont la borne MT2 est en contact électrique et thermique direct avec la ligne commune 40. Une diode a sa cathode reliée à la gâchette du commutateur 48. L'ano- de de la diode est reliée à la ligne commune 40. Le

signal de déclenchement du générateur 34, destiné au com-

mutateur bidirectionnel 48, est transmis par une ligne 34a entre la gâchette et la borne MT2 du commutateur 48. Comme dans le cas du thyristor 46, un premier fil 35c transmet le signal de déclenchement à la gâchette du commutateur

48, un fil 35d de retour revenant au générateur 34.

Lors de l'utilisation de cette configuration, les divers réseaux de condensateurs peuvent être commutés sélectivement trois fois par cycle de la machine d'une manière

telle que les condensateurs déconnectés ou non reliés res-

tent chargés à la tension de crête entre lignes. Les pointes de courant sont évitées lors du fonctionnement normal par déclenchement des commutateurs à semi-conducteur (thyristor 46 et commutateur bidirectionnel 48) de chaque phase à la tension de crête entre lignes qui se trouve au point médian

des passages à zéro de la tension entre lignes. En consé-

quence, il y a une tension nominalement nulle aux bornes

des commutateurs à semi-conducteur et aucune pointe de cou-

rant n'apparaît lorsque c s commutateurs sont déclenchés.

La figure 4 représente des exemples de formes d'onde illustrant le fonctionnement de la configuration

de la figure 3 dans le cas d'un signal unique de déclenche-

ment transmis par la ligne 34a. Comme indiqué, le courant nominal du condensateur varie progressivement à partir de zéro et a une forme sinusoïdale. La self L est du type à

air, montée en série avec le condensateur afin que les fai-

bles erreurs de synchronisation ou les erreurs dues aux

distorsions des formes d'onde puissent être compensées.

La self limite la vitesse de variation du courant au cours du temps. Les selfs assurent en outre la protection des commutateurs pendant les défauts de ligne par maintien du 249042l courant de crête dans la plage des courants transitoires

nominaux de commutation.

Lors du fonctionnement, les condensateurs sont dé-

connectés par suppression des signaux de déclenchement. Les commutateurs sont déclenchés-automatiquement, sans commande, par un courant d'une première polarité si bien que, lors

du demi-cycle suivant, les commutateurs cessent naturelle-

ment de conduire lors du passage du courant à zéro. Le

condensateur mis en circuit conserve une charge propor-

tionnelle à la tension de crête entre lignes. Le déclenche-

ment automatique des commutateurs par la première polarité

assure le maintien à l'état totalement chargé des condensa-

teurs déconnectés.

Comme un condensateur déconnecté est chargé

à la tension de crête du système, un ou plusieurs commuta-

teurs à semi-conducteur montés en série avec lui voient une tension qui est égale au double de la tension entre lignes. Par exemple, les commutateurs doivent tolérer 1250 V dans un système à 440 V et 60 Hz ou 1080 V dans un système à 380 V et 50 Hz. Ainsi, le mode de réalisation de la figure 3 est particulièrement avantageux puisque deux commutateurs de courant modéré, à tension relativement basse (et de faible prix) peuvent être utilisés en série

avec chaque section de condensateur.

Le courant des condensateurs est nominalement

une onde sinusoïdale mais, comme ce courant est proportion-

nel à la dérivée de la tension, le signal peut s'écarter en pratique notablement de l'onde sinusoïdale. Pour

cette raison, les signaux de déclenchement transmis (com-

me décrit plus en détail dans la suite du présent mémoire) sont relativement larges. Dans un mode de réalisation avantageux, la commande de déclenchement est transmise

chaque fois qu'un commutateur doit conduire.

La configuration particulière de la figure 3 donne un arrangement relativement peu encombrant dans lequel le cce-;nutateur directionnel, le thyristor et la diode anti-parallèle peuvent tous être reliés aux lignes communes constituant les lignes de sortie qui constituent à leur tour des radiateurs au point de vue électrique

si bien qu'un isolement électrique individuel des semi-

conducteurs de puissance n'est pas nécessaire.

La figure 5 représente le capteur 36 de réaction du mode de réalisation considéré. Ce capteur a un circuit détecteur du facteur de puissance relié aux lignes a de détection de tension et aux lignes 35b de détection

de courant dans les lignes de sortie de la machine 12.

Le détecteur 60 transmet par des lignes 66 des signaux de sortie qui sont représentatifs de la puissance réactive aux bornes 14, dépendant tes facteurs de puissance à ces bornes. Dans des variantes, le détecteur 60 peut transmettre directement des signaux représentatifs des facteurs de puissance aux bornes 14. Le capteur 36 comporte aussi un circuit de redressement 68 relié aux lignes 35a de détection de tension. Ce circuit 68 transmet aux lignes des signaux représentatifs des amplitudes des tensions aux bornes 14. Un réseau 72 d'addition transmet aux lignes 74 des signaux représentatifs de la différence d'amplitudes

des tensions aux bornes 14 et d'un signal de référence.

Un commutateur 76 est disposé afin qu'il soit commandé sélectivement et assure ainsi le couplage des signaux des lignes 66 ou 74 aux lignes 78 de sortie du capteur 36. Le commutateur 76 peut être commandé avec le commutateur 16 afin que, pendant le fonctionnement en liaison avec' l'ensemble du réseau, les signaux du détecteur 60 du facteur de puissance soient transmis aux lignes 78 lorsque le commutateur 16 est fermé (liaison du système 10 à l'ensemble du réseau). Lorsque le commutateur 16 est en position ouverte, c'est-à-dire lors d'un fonctionnement autonome, le commutateur 76 transmet les signauxdes lignes 74 aux

lignes 78.

La figure 6 représente plus en détail le généra-

teur 34 des signaux de déclenchem..ent. Celui-ci comporte

un amplificateur 82 d'erreur relié aux lignes 78 de si-

gnaux et à des lignes 91 de signaux de synchronisation.

2 2 Dans certains modes de réalisation, l'amplificateur 82

peut comprendre un multiplexeur d'entrée et un démultiple-

xeur de sortie. Le signal de l'amplificateur 82 peut être modulé dans le temps si bien que l'échantillonnage dans la bascule ultérieure 86 donne des corrections des conden- sateurs différentes dans une certaine mesure pour les différentes phases du système. Dans ce mode de réalisation,

des tensions équilibrées peuvent être maintenues en présen-

ce de charges non équilibrées.

Dans le mode de réalisation considéré, le signal

de sortie de l'amplificateur 82 est transmis à un convertis-

seur analogique-numérique binaire 84 qui a une sortie 84a reliée.à la bascule 86. Un circuit 90 de filtrage et de

passage à zéro est relié aux bornes 14 afin qu'il trans-

mette un signal d'échantillonnage à la bascule 86 à la

fréquence de fonctionnement du système. Le signal échan-

tillonné provenant de la bascule 86 est transmis à un circuit 92 de déclenchement. Le circuit 90 transmet aussi des signaux convenables de synchronisation afin qu'il crée les signaux de commutation des étages d'un arrangement 30. La commutation en circuit est réalisée lorsque les condensateurs complètement chargés de l'arrangement 30 sont couplés aux tensions de crête des lignes de la machine 12. La commutation hors circuit a lieu avant une tension de crête, l'arrêt réel de la conduction s'effectuant pour le courant nul obtenu naturellement (normalement

à la tension de crête).

Le circuit 92 de déclenchement est commandé par les valeurs échantillonnées dans la bascule 86 et il sélectionne et excite les lignes convenables parmi les 3N lignes de signaux de déclenchement correspondant aux étages convenables afin que la valeur des capacités reliées aux lignes de sortie de la machine 12 soit modifiée de façon convenable. Dans divers modes de réalisation

de l'invention, le circuit 92 de déclenchement peut com-

prendre un microprocesseur programmé, ou un autre type

convenable de circuit de calcul.

Le réglage de dérivations séparées pour les divers

étages de l'arrangement 30 permet la compensation des char-

ges déséquilibrées entre lignes ou entre ligne et neutre, pourvu que les charges résultantes (avant correction) soient de type inductif (puisque seuls des condensateurs sont

utilisés pour le réglage).

Dans un mode de réalisation avantageux, le circuit de filtrage et de détection de passage à zéro a la

forme représentée sur la figure 7, c'est-à-dire qu'un pre-

mier circuit détecteur de passage à zéro 94 est relié à

un intégrateur 96 qui est lui-même relié à un second cir-

cuit détecteur de passage à zéro 98. Ce type de circuit est particulièrement avantageux lorsque la tension entre

lignes aux bornes 14 comprend des tensions transitoires -

(par exemple dues aux charges de redressement) qui peuvent recouper la tension nulle. Dans cette configuration, le circuit 94 transmet un signal binaire qui change d'état à chaque passage à zéro du signal d'entrée. L'intégrateur

96 intègre ce signal résultant et forme une onde nominale-

ment triangulaire qui a des points de passage à zéro placés nominalement au moment voulu de commutation. Le second

détecteur 98 de passage à zéro transmet un signal de syn-

chronisation de déclenchement destiné à commander la com-

mutation des étages associés aux diverses paires de lignes.

La figure 8 représente l'organe de réglage de

fréquence dans le mode de réalisation considéré. Dans çelui-

ci, l'organe 28 comprend un circuit 100 de filtrage et de détection de passage à zéro, relié aux bornes 14. Le signal de sortie du circuit 100 parvient à un circuit 102 d'addition qui est lui-même relié à un amplificateur 104 d'erreur destiné à piloter une ligne 22. En pratique, le circuit 100 peut être le même que le circuit correspondant du générateur 34. Dans ces conditions, le signal de sortie de ce générateur peut être utilisé directement dans l'organe 28 de commande à la place de celui du circuit 100. Le circuit 102 d'addition transmet un signal d'erreur de fréquence représentatif de la différence entre la fréquence

de la tensIon aux bornes 14 et une fréquence de référence.

Ce signal d'erreur de fréquence est transmis par un amplificateur.

104 d'erreur à une ligne 22 au moteur à vitesse variable.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le signal du circuit 102 peut être transmis par un circuit de réglage d'un profil de tension à une entrée du circuit

72 d'addition du capteur 36 à réaction. Dans cette configu-

ration, le circuit 106 modifie la tension commandée dans

la ligne 78-en fonction de l'erreur de fréquence du système.

Lors du fonctionnement normal,-cette erreur de fréquence

du système 10 est faible et il n'y a pas de signal impor-

tant de sortie du circuit 106. Cependant, dans les cas de surcharge temporaire, par exemple lors du recours au système 10 lors d'un démarrage de charges représentées par des moteurs relativement importants, le ralentissement résultant au moteur 20 peut être détecté directement par détection de la fréquence réduite des lignes de sortie de la machine 12. Le circuit 106 détecte les moments o la fréquence aux bornes 14 tombe audessous d'un seuil prédéterminé et, dans une plage de fréquences inférieure à ce seuil,il transmet un signal convenable au circuit 72 afin qu'il établisse une tension relativement basse de sortie pour la machine 12, par exemple par réduction de la tension à 0,707 fois la tension nominale lorsqu'un ralentissement de quelques pourcents est détecté. A la suite de cette opération, la charge effective vue par le moteur 20Oest notablement réduite, et cet élément peut continuer à fonctionner près de la fréquence normale du système à laquelle il peut fournir plus d'énergie et peut

ainsi maintenir la tension de sortie la plus élevée possi-

ble. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse car elle empêche les coupures intempestives lorsque des relais sont utilisés dans le système.Cette configuration

peut être utilisée lorsqu'un seul système générateur induc-

tif 10 fonctionne ou lorsque plus-Lurs de ces systèmes

sont montés en parallèle aux bornes 14.

On sait que, pendant la mise en route d'un géné-

rateur inductif, un flux initial restant doit toujours

être présent dans la machine ou doit être placé dans celle-

ci. Selon la technique connue, ce flux restant ou rémanent peut être placé dans la machine à une vitesse mécanique nulle à l'aide d'un courant continu de polarisation circu- lant dans un enroulement de la génératrice, ou un flux

rémanent suffisant pour exister naturellement dans la ma-

chine, depuis la dernière période pendant laquelle elle a fonctionné. Dans le cas d'un système générateur inductif autonome unique, l'arrangement commuté de condensateurs

peut être utilisé pour l'augmentation de la tension automa-

tiquement dans la génératrice lorsque la vitesse de la machine atteint une valeur minimale déterminée. La charge est normalement déconnectée pendant cet établissement initial du flux et jusqu'à l'établissement d'une tension

et d'une fréquence convenables de sortie. Cependant, lors-

qu'une machine d'induction tournante mais non excitée est

reliée à un réseau extérieur ou à une autre machine géné-

ratrice inductive, un courant transitoire très intense apparaît jusqu'à ce que le flux s'établisse dans cette

machine. Par exemple, un tel courant transitoire peut pro-

voquer une chute instantanée de tension de l'ordre de 50 % lorsque deux machines identiques sont montées en parallèle de cette manière. Si la machine qui doit être reliée au réseau est initialement excitée à l'aide d'une série de condensateurs séparés, le courant transitoire risque fort d'être encore plus nuisible, à moins que les fréquences

soient verrouillées en phase par mise en oeuvre de tech-

niques classiques de connexion de lignes des machines syn-

chrones.

Selon l'invention, un réseau de thermistances tel que représenté sur la figure 10, peut être utilisé

pour la mise en circuit, avec un courant transitoire mini-

mal, d'une machine d'induction non excitée mais tournant de façon presque synchrone. Le réseau de la figure 10 est à deux bornes (108a et 108b) et a un commutateur triphasé monté entre ces bornes 108a et 108b et un commutateur monophasé 112 et une thermistance 114 mont en série,

l'ensemble étant monté en parallèle a\ c une phase du com-

mutateur 110. La thermistance 114 a une caractéristique de variation de résistance avec la température telle que la résistance est relativement élevée à basse température et relativement faible à température élevée. Un organe

associé de commande 116 règle le fonctionnement des commu-

tateurs 110 et 112. Le circuit 108 est monté entre l'une des bornes 14 d'une machine d'induction qui fonctionne ou qui est reliée à un réseau, et les bornes correspondantes

de sortie de la machine d'induction qui doit être connec-

tée. Par exemple, lorsque le système 10 de la figure 1 doit être relié au réseau externe, le circuit 108 peut être relié à l'une des lignes de sortie, entre les bornes 14 et le commutateur 16. Dans d'autres systèmes multiples, un réseau unique 108 peut être utilisé de façon répétée (après refroidissement) pour la mise en circuit successive des différents systèmes. Dans des variantes de systèmes,

des dérivations séparées contenant des thermistances, ana-

logues à la dérivation comprenant le commutateur 112 et

la thermistance 114, peuvent être reliées de manière analo-

gue à chacune des lignes de sortie de la machine d'induction.

Lors du fonctionnement du système 10 comprenant le réseau 108 qui doAt être relié à un réseau externe de distribution (par exemple par le commutateur 16) ou à un autre système générateur inductif, les commutateurs 110 et 112 sont initialement commandés par l'organe 116 afin qu'ils prennent leur position d'ouverture. La machine non excitée d'induction 12 est alors mise à une vitesse proche de la fréquence voulue de ligne. Un verrouillage

de phase ou de fréquence n'est pas nécessaire. Le commuta-

teur 112 est alors fermé par l'organe 116 si bien que la thermistance 114 est reliée à l'une des lignes de sortie

qui connecte les deux systèmes générateurs en parallèle.

Dans cette configuration, l'énergie dissipée dans la ther-

mistance 114 provoque une augmentation de sa température,

donc une réduction de sa résistance. Une sélection conve-

nable des dispositifs à thermistance permet la sélection de la thermistance (ou de plusieurs thermistances montées en série) afin que la caractéristique de variation de résistance en fonction de la température corresponde à la vitesse d'augmentation de la tension. En conséquence, le courant dans la thermistance augmente et sa résistance diminue jusqu'à ceque la température et la résistance atteignent des valeurs telles que le courant qui circule équivaut pratiquement à la valeur finale de régime permanent nécessaire au courant d'aimantation sans charge. A ce moment, l'organe 116 ouvre le commutateur 112 et ferme

le commutateur triphasée 110. Le système 10 est alors con-

necté sans apparition d'un courant transitoire. En prati-

que, l'organe 116 change l'état des commutateurs 110 et 112 par détection du moment o la tension aux bornes de la thermistance tombe au-dessous d'un seuil prédéterminé, ou, dans une variante, il peut simplement fixer un retard prédéterminé. La même thermistance 114 peut être utilisée après refroidissement pour une excitation pratiquement sans courant transitoire d'autres systèmes lors de leur connexion. Les systèmes générateurs inductifs connus n'ont qu'une aptitude relativement limitée à la mise en route des charges ayant des moteurs alternatifs. En général, lorsqu'une charge ayant un moteur alternatif est mise en route, il faut plus de courant réactif qu'au cours d*u fonctionnement normal- (régime permanent). Si la capacité

disponible dans l'arrangement capactif 30 du système géné-

rateur inductif est insuffisante, la tension fournie par le système 10 diminue rapidement vers zéro lorsqu'un moteur alternatif relativement important est relié à la ligne 14 de sortie. L'aptitude de mise en route de moteur du

système est améliorée par commutation en circuit d'un ré-

seau formé par un arrangement capacitif de surcharge, aux bornes 14 de sortie, dans les conditions de surcharge, par exemple lors de la mise en route d'un moteur alternatif important. La figure 11 représente un exemple de réseau

118 formé par un arrangement capacitif de surcharge, com-

prenant trois circuits analogues en dérivation 120, 122 et 124 destinés à être reliés en étoile aux lignes A, B et C et à une ligne neutre (ou de masse) N du système 10 de la figure 1. Chacun des circuits 120, 122 et 124 comporte un condensateur (repéré par la lettre C suivie d'un indice correspondant) et un commutateur (repéré par la lettre S suivie d'un indice correspondant). Par exemple, la figure

12 représente un mode de réalisation particulièrement avan-

tageux de circuit dérivé 120 comprenant un condensateur électrolytique alternatif C120 à densité élevée de courant

monté en série avec un circuit à commutateur à semi-conduc-

teur S120 entre la ligne A de sortie et la masse. Dans le mode de réalisation considéré, le condensateur C120 peut être un condensateur de "mise en route de moteur" destiné à fonctionner par intermittence, par exemple un condensateur "Sprague" de type 9A. Ce type de condensateur comprend de façon générale deux condensateurs polarisés

montés en série et.en sens inverses.

- Le circuit de commutateur S120 comprend deux thyristors triodes à blocage ihverse 126 et 128 montés en sens opposés, en parallèle, afin qu'ils forment un commutateur bidirectionnel. La paire de thyristors est

montée en série avec une self à air 130 entre un-conden-

sateur 120 et un potentiel commun tel que la masse. Le signal de sortie d'un circuit 132 de déclenchement parvient

aux primaires des transformateurs T et T de déclenchement.

1 2 Les secondaires de ces transformateurs sont montés entre

la cathode et la gâchette des thyristors 126 et 128 respec-

tivement. Un détecteur 134 transmet un signal d'inhibition au circuit 132. Le signal d'entrée de ce circuit parvient

à un convertisseur analogique-numérique 84. Lors du fonc-

tionnement, lorsqu'une capacité supplémentaire est néces-

saire (pouvant être due à la mise en route d'un moteur

alternatif), le signal provenant du convertisseur 84 pro-

voque normalement la commutation des thyristors 126 et 128 à l'état conducteur sous la commande d'un signal de

gâchette. Cependant, si la tension aux bornes des thyris-

tors 126 et 128 dépasse un seuil prédéterminé, le signal d'inhibition provenant du détecteur 134 empêche la mise des thyristors 126 et 128 à l'état conducteur jusqu'à

un point de la forme d'onde tel que les courants transi-

toires sont minimaux, pour une condition initiale arbi-

traire dela tension des condensateurs. Dans cette confi-

guration, le circuit 118 est optimisé afin qu'il permette la mise en route d'un condensateur non chargé ou sa remise en route lorsque la tension d'un condensateur ayant des caractéristiques thermiques et électriques relativement

mauvaises, est comprise entre une valeur nulle et la ten-

sion maximale.

* Dans un mode de réalisation avantageux, les con-

densateurs de mise en route de moteur sont reliés en étoile afin qu'ils permettent l'utilisation de tensions nominales disponibles inférieures. Dans les applications à tension

plus faible, une configuration en triangle peut être utili-

sée de façon plus avantageuse. Dans toutes ces configurations, une protection thermique des condensateurs dans le cas d'une utilisation abusive et intempestive des condensateurs, est permise par inhibition des commutateurs de l'arrangement de mise en route de moteur lorsque la self à air montée

en série dépasse une température prédéterminée.

La figure 13 représente sous forme d'un diagramme synoptique, une variante de circuit 140 de correction du facteur de puissance selon l'invention pouvant remplacer le réseau 92 de déclenchement de la figure 6. Le circuit 140 a un ordinateur 142 et une mémoire associée 144 et un circuit 146 d'échange. Lorsque le commutateur 76 de la figure 5 relie les lignes 66 et 78, le circuit 140 joue le rôle d'un circuit de correction du facteur de puissance en boucle fermée qui assure la correction du facteur de puissance de manière périodique dans le cas de charges

qui peuvent être équilibrées ou non.

Pendant le premier cycle de mesure et dans tous

-

les cycles suivants, le circuit de correction du facteur

de puissance mesure les trois termes résiduels de puis-

sance réactive- pendant un cycle (chacun des termes étant égal au courant de ligne en quadrature multiplié par la tension correspondante entre ligne et neutre). Les signaux résultants résiduels ou d'erreur sont représentatifs de la variation de la puissance. réactive depuis la dernière

correction. Le circuit 140 utilise alors ce signal d'er-

reur pour la détermination de la capacité à ajouter aux phases de l'arrangement 30 ou à leur soustraire pendant le cycle suivant de correction. Sur la figure 13, la mémoire

144 conserve des données représentatives de l'état du ré-

seau 30, c'est-à-dire des données qui définissent les con-

densateurs existants qui sont connectés. Entre les cycles de correction du facteur de puissance, l'ordinateur 142 contrôle les signaux provenant du détecteur 60 du facteur

de puissance et détermine les trois variations indépendan-

tes de capacité entre lignes nécessaires à la correction du facteur de puissance. L'ordinateur 142 additionne ces valeurs d'écart aux valeurs précédentes conservées dans

la mémoire 144 et calcule les nouvelles valeurs voulues.

A un moment de correction, l'ordinateur 142 forme des si-

gnaux de commande représentatifs des nouvelles valeurs qui ont été commutées en provenance du réseau 30. Ces signaux de commande constituent les signaux de déclenchement transmis par un circuit 146 de -couplage aux divers étages

de l'arrangement 30.

Ainsi, l'ordinateur 142 mesure la puissance réac-

tive résiduelle entre ligne et neutre. Cette valeur peut être positive ou négative. Dans les systèmes dans lesquels

l'arrangement 30 a une configuration en étoile, le complé-

ment de cette puissance réactive est la valeur nécessaire

à la compensation (c'est-à-dire que l'écart capacitif cor-

respondant, positif ou négatif, peut être commuté dans

le système, entre ligne et neutre).

Dans un mode de réalisation avantageux, mettant en oeuvre un arrangement 30 de condensateurs à configuration c triphasée en triangle, l'ordinateur 142 détermine d'abord l'écart de correction de la puissance réactive entre ligne

et neutre pour la borne de chaque ligne de sortie, et trans-

forme cette valeur en une correction équivalente en triangle de la puissance réactive. L'écart équivalent d'un condensa- teur en triangle associé à un écart déterminé en triangle est formé à partir de deux écarts égaux de condensateur en triangle dont une borne est reliée à la borne associée en étoile, tous les écarts de condensateur en triangle

ayant le même cycle et une capacité égale au tiers de l'é-

cart de la valeur calculée en étoile. L'écart de condensa-

teur en triangle de la troisième branche opposée a un signe

opposé et cette même capacité d'un tiers.

Les valeurs précédentes correspondant aux diverses

bornes de sortie sont des écarts. Les condensateurs résul-

tants nécessaires en triangle sont déterminés par l'ordi-

nateur 142 par addition à l'état de correction le plus

récent du changement nécessaire, formant la somme algébri-

que des trois écarts de capacité pour chaque bofne:_. Ainsi, les trois nouveaux condensateurs du réseau entriangle sont

obtenus par addition des écarts en étoile convenable trans-

formés à la valeur précédente en triangle.

L'ordinateur 142 crée alors les signaux de déclen-

chement dans la ligne 34a, assurant la commutation de la

valeur voulue pour la capacité totale aux bornes des di-

verses lignes lors du cycle suivant pendant lequel la cor-

rection du facteur de puissance est effectuée.

Lorsqu'une valeur capacitive calculée en triangle

destinée à la correction du facteur de puissance est déter-

minée avec une valeur résultante négative, l'ordinateur 142 modifie les valeurs de la manière optimale décrite

dans la suite du présent mémoire avant de former les si-

gnaux de déclenchement. L'ordinateur 142 soustrait d'abord

un tiers de l'amplitude de cette valeur négative de cha-

cun des autres condensateurs non négatifs entre lignes,

afin qu'il spécifie de nouvelles valeurs totales à placer en cir-

cuit. La paire de bornes associée à la compensation négative

originale voulue rest sans compensation.

Les figures 14 à 18 représentent une variante de circuit de correction de facteur de puissance dans le cas d'un système triphasé 10 ayant un arrangement 30 de condensateurs à configuration en triangle et destiné à compenser de façon optimale les charges déséquilibrées

entre lignes ou entre ligne et neutre.Dans cette confi-

guration, un circuit 160 (figure 14) remplace le rectangle , les lignes 66 et 78 de la figure 5 et les rectangles 82 et 84 de la figure 6. Les signaux de synchronisation des diverses opérations d'échantillonnage provenant du circuit 160 sont transmis depuis le circuit 90 par la ligne 91. Dans le circuit 160, un circuit multiplicateur du type d'un modulateur par impulsions de largeur variable, est utilisé pour le calcul de la puissance réactive afin qu'il donne une bonne précision et une bonne simplicité, bien que d'autres formes de circuits multiplicateurs puissent aussi donner les résultats nécessaires. les représentations

en modulation par impulsions de largeur variable des ten-

sions entre les ligne et neutre sont formées par comparai-

son d'une telle tension à une référence en triangle. Ces

représentations numériques permettent une réalisation rela-

tivement simple d'une multiplication de type numérique avec des circuits intégrés. Dans le cas d'une tension fixe, la mesure de puissance réactive est transformée en une

valeur de compensation de condensateur. Si la tension aug-

mente, la puissance réactive des condensateurs de compen-

sation augmente aussi. Ainsi, pour une même puissance réac-

tive à tension élevée, un plus petit condensateur de com-

pensation convient, indiquant que le produit du circuit multiplicateur (mesure de puissance réactive) doit subir

une compensation de tension avant utilisation pour la spé-

cification de la capacité. Ces variations des tensions

de ligne peuvent être pratiquement compensées par varia-

tion convenable de l'amplitude V de la référence en tri-

angle VS.On considère maintenant en détail ce mode de ré-

alisation de l'invention.

La figure 14 est un diagramme synoptique général du circuit 160, comprenant un générateur 162 detension Vp (représenté en détail sur la figure 15) relié par des lignes 35a de détection de tension aux lignes de sortie A, B et C de la machine 12. Chaque ligne 35a transmet un signal sinusoïdal représentatif de la tension entre ligne et neutre pour la ligne correspondante (représentée sur la figure 14 par les équations VANsin wt, VBNsin(wt+120') et VCNsin(wt+240') pour les lignes A, B et C respectivement) Le générateur comprend un circuit redresseur à deux (ou une) alternances et un filtre 164, des circuits d'échelle 166 et 167, un circuit d'addition 168 et un générateur 169 de tension en triangle. Le signal VREF est égal à K1 fois la tension nominale de sortie à deux alternances de

la machine 12, et l'amplitude nominale de l'onde triangu-

laire Vp (nom) est égale à VREF' Dans cette configuration, le générateur 162 transmet un signal triangulaire Vs par la ligne 162a, avec une valeur de crête V et une fréquence - p f. Cette tension Vp correspond à /(2VL/VL(nom))-l/VREF, VL étant l'amplitude du signal de la ligne 166a. Cette compensation linéaire du premier ordre élimine pratiquement l'erreur d'échelle due à la dépendance due au fait que le condensateur de compensation dépend de la tension, si

bien que la réponse dynamique du système est améliorée.

Le circuit 160 comprend aussi trois circuits analogues 174-176 en étoile reliés chacun à la ligne 162a,

à l'une des lignes 35a et à une ligne associée 35b (trans-

mettant des signaux iAr iB et ic représentatifs des courants dans les lignes A, B et C respectivement). Le circuit 174 est représenté sous forme détaillée sur la figure 16. Il comprend des circuits 177 et 178 d'échelle, un circuit multiplicateur 180, un circuit d'addition 182, un détecteur 184 de passage à zéro et un intégrateur 186 (qui est remis

à zéro une fois à chaque cycle de compensation). Les cir-

cuits 175 et 176 ont des configurations analogues. Dans celles-ci, les circuits 174, 175 et 176 transmettent des

signaux de sortie à des lignes 174a, 175a et 176a respec-

tivement, représentatifs des écarts de capacité en étoile (entre ligne et neutre), comme indiqué par LC., ACBN et ACCN respectivement}, en vue de la correction du facteur

de puissance.

Ainsi, dans cette configuration, les signaux du facteur de puissance entre ligne et neutre sont formés par intégration simultanée (après remise à zéro) dans un intervalle de 360 des produits des tensions entre ligne

et neutre correspondant aux paires de lignes et'des inté-

grales de la composante alternative des courants correspon-

dants de ligne. En conséquence, le système assure une ré-

duction harmonique importante. En outre, les produits moyens des harmoniques sont négligeables même lorsque les formes d'onde de courant et de tension contiennent toutes deux des distorsions. Le système assure aussi le déphasage de 900 du courant en quadrature si bien que le signal produit

contient un terme continu proportionnel à la seule puis-

sance réactive.

- Les lignes 174a-c, 175a et 176a sont reliées chacune à un circuit 180 de conversion étoile-triangle (représenté en détail sur la 'igure 17). Le circuit 180 a trois circuits d'échelle 179A, 179B et 179C et trois circuits d'addition

181-183 qui transmettent les écarts de capacité en trian-

gle (entre lignes) ACAB, ACBC et ACCA respectivement, dans les lignes 181a, 182a et 183a, en vue de la correction du facteur de puissance. Les signaux des lignes 181a, 182a et 183a sont transmis aux circuits associés d'addition 186 à 188 dans lesquels ils sont ajoutés aux signaux commandés de capacité CAB (comm), CBC (comm) et CCA(comm) afin que les signaux transmis soient échantillonnés et conservés

dans des circuits 190 à 192 d'échantillonnage et de main-

tien. Les signaux de sortie de ces circuits sont les si-

gnaux capacitifs voulus CAB(des), CBC (des) et &CA (des)

transmis aux lignes 180a, 180b et 180c. Ces derniers si-

gnaux représentent la capacité déjà présente aux divers bornes de la machine 12 (étant donné le cycle précédent de mesure) additionnée de l'écart déterminé pendant le

cycle actuel de mesure.

Les lignes 180a, 180b et 180c sont reliées au

circuit 196 de correction de capacité négative (repré-

senté en détail sur la figure 18). Le circuit 196 a trois circuits d'addition 201, 202 et 203 ayant des entrées

reliées aux lignes 180a, 180b et 180c. Chacun des cir-

cuits 201 à 203 a sa sortie reliée à l'un de trois cir-

cuits 206 à 208 ayant une fonction continue de transfert passant par le point (0,0) et ayant une pente de 1 dans le premier quadrant et un signal de sortie égal à 0 dans le troisième quadrant. Le signal de sortie de chacun des

circuits 206 à 208 est transmis par un circuit d'échan-

tillonnage et de maintien 212 à 214 à l'une des lignes de sortie 196a à 196c. Chacun des circuits 201 à 203 a aussi sa sortie reliée à l'un des trois circuits 218 à 220 qui ont une fonction de transfert passant par le point 0,0 et ayant une pente égale à 0 dans le premier quadrant et à 1/3 dans le troisième quadrant. Le signal de sortie de chacun de ces circuits218 à 220 parvient à une entrée d'addition des deux circuits 201 à 203 qui ne sont pas reliés à son entrée. Dans cette configuration, lorsque

l'un des signaux capacitifs est négatifs, les signaux ca-

pacitifs de commande sont créés et corrigent les valeurs commandées afin que la correction optimale du facteur de

puissance soit assurée avec-des capacités nulles ou posi-

tives seulement. i En résumé, le système 10 comprenant le circuit

142, assure la détection simultanée de la puissance réac-

tive des trois phases pendant un intervalle de 360 de lafréquence de ligne, par intégration simultanée de trois signaux qui sont chacun proportionnels au produit d'un courant intégré de ligne (avec un déphasage de 900 par

rapport à l'onde fondamentale) et de la tension sinusol-

dale correspondante entre ligne et neutre. Les trois inté-

grateurs sont remis à zéro avant le début d'un nouveau cycle de mesure. En conséquence, grâce à l'intégration sur 360 , la puissance réactive est déterminée pendant

un cycle sans filtrage supplémentaire. Dans cette confi-

guration, l'intégrateur 176 assure une réduction harmoni-

que, un déphasage de 900 et une compensation de fréquence

(assurée par l'intégration du courant de ligne avant mul-

tiplication par la tension entre ligne et neutre). Le sys- tème considéré a une configuration en boucle fermée car une valeur de correction du facteur de puissance est déjà

présente en parallèle avec la charge et l'erreur de puis-

sance réactive est mesurée et la valeur de correction est alors modifiée par un circuit d'adaptation. Le système assure une correction du facteur de puissance en boucle fermée à vitesse relativement élevée et permet aussi le fonctionnement de charges inductives déséquilibrées entre

deux lignes ou entre ligne et neutre.

En général, les condensateurs de compensation ne sont pas connectés ou déconnectés pendant l'intervalle de mesure de 360 afin que-les erreurs de mesure soient évitées. Les nouvelles valeurs des capacités, calculées après une mesure, sont connectées au moment suivant permettant

une mise en circuit sans courant parasite.

Cette compensation de la puissance réactive rend minimaux les courants réactifs efficaces triphasés même lorsqu'une compensation totale n'est pas possible avec des condensateurs montés en triangle uniquement. Ce cas analogue se présente par exemple en présence d'une charge très déséquilibrée; par exemple une charge ayant un moteur

monophasé relié entre une ligne et le neutre.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Système générateur inductif, caractérisé en ce qu'il comprend A - une machine (12) d'induction à n phases ayant un arbre d'entrée et au moins n lignes de sortie, n étant un nombre entier, chaque ligne de sortie étant couplée à une borne associée de sortie, B - un dispositif <28) générateur d'un signal de réglage de fréquence représentatif de la différence entre la fréquence de la tension d'au moins l'une des bornes de sortie et une valeur de référence, C - un dispositif (20) générateur d'un couple commandé par le signal de réglage de fréquence et destiné

à appliquer un couple à l'arbre d'entrée, ce couple appli-

qué dépendant du signal de réglage de fréquence, D - un arrangement commuté <30) de condensateurs

à N étages, N étant un nombre entier, chaque étage com-

prenant-n réseaux de condensateurs, chaque réseau étant associé à une paire de lignes de sortie, les réseaux de condensateurs de chaque étage étant caractérisés chacun par une capacité prédéterminée dans cet étage, chacun des réseaux de condensateurs comprenant un dispositif associé de commutation de condensateurs qui est commandé par un signal de déclenchement et qui assure alors électivement le couplage du réseau de condensateurs à la paire associée de lignes de sortie, et E - un dispositif de réaction (34, 36) couplé

aux lignes de sortie et comprenant un dispositif de déclen-

chement (34) destiné à former les signaux de déclenchement, - les réseaux de condensateurs de X des N étages étant caractérisés par des capacités à pondération binaire, d'un étage au suivant, X étant un nombre entier, et les réseaux de condensateurs des N-X restants

des N étages étant caractérisés par des capacités sensible-

ment égales d'un étage à l'autre.

2. - Système générateur inductif, caractérisé en ce qu'il comprend A - une machine (12) d'induction à n phases ayant un arbre d'entrée et au moins n lignes de sortie, n étant un-nombre entier, chaque ligne de sortie étant couplée à une borne associée de sortie, B - un dispositif (28) générateur d'un signal de réglage de fréquence représentatif de la différence entre la fréquence de la tension à l'une des bornes de sortie au moins et une valeur de référence, C - un dispositif (20) générateur d'un couple commandé par le signal de réglage de fréquence et destiné

à appliquer un couple à l'arbre d'entrée, le couple appli-

qué dépendant du signal de réglage de fréquence, D- un arrangement commuté (30) de condensateurs à N étages, N étant un nombre entier, chaque étage ayant n réseaux de condensateurs associés chacun à une paire de lignes de sortie, les réseaux de condensateurs placés dans chaque étage étant caractérisés chacun par une capacité

prédéterminée pour cette étage, chacun des réseaux de con-

densateurs comprenant un dispositif associé de commutation

de condensateur qui est commandé par un signal de déclen-

chement et qui assure le couplage sélectif du réseau de condensateurs à la paire associée de lignes de sortie, et E - un dispositif de réaction (34, 36) couplé

aux lignes de sortie et comprenant un dispositif de déclen-

chement (34) destiné à former des signaux de déclenchement, - le dispositif de réaction comprend un dispositif de détection du facteur de puissance destiné à former un signal de facteur de puissance représentatif du facteur de puissance auxdites bornes de sortie, le dispositif de réaction pouvant fonctionner sélectivement dans un premier état afin qu'il couple les bornes de sortie de la machine d'induction aux lignes, de puissance d'un ensemble externe d'alimentation qui a une fréquence et une tension nominales prédéterminées dans les lignes de puissance, et en outre qu'il couple le signal de facteur de puissance

au dispositif de déclenchement, afin que le système géné-

rateur inductif transmette uniquement de la puissance ac-

tive à l'ensemble externe d'alimentation, et - le dispositif de réaction comprend un dispositif de détection de tension destiné à former un ou plusieurs signaux d'amplitude représentatifs de la différence entre l'amplitude des tensions aux bornes de sortie et une valeur

de référence, le dispositif de réaction fonctionnant sélec-

tivement dans un second état dans lequel il couple les signaux d'amplitude au dispositif de réaction si bien que le système générateur inductif transmet de la puissance active et de la puissance réactive aux charges couplées

aux bornes de sortie, à une tension régulée.

3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de déclenchement (34) comprend

un dispositif commandé par le signal de facteur de puis-

sance lorsque le dispositif de réaction est dans le pre-

mier état et mesurant périodiquement le signal de fac-

teur de puissance et créant des signaux de déclenchement destinés à un ou plusieurs des étages de l'arrangement, si bien que les capacités des réseaux de condensateurs

reliés aux paires de lignes de sortie réduisent sensible-

ment au minimum la puissance réactive dans les lignes de sortie, et - le dispositif de déclenchement (34) comprend en outre un dispositif commandé par le signal d'amplitude lorsque le dispositif de réaction est dans son second état

et destiné à échantillonner périodiquement le signal d'am-

plitude et à former des signaux de déclenchement destinés à un ou plusieurs étages de l'arrangement, les capacités des réseaux de condensateurs de l'arrangement couplés aux paires de lignes de sortie réduisant sensiblement au minimum les variations de tension induites par les charges, dans

les lignes de sortie.

4. Ensemble d'alimentation électrique à réseau, du type qui comprend au moins deux systèmes générateurs inductifs, caractérisé en ce que chaque système générateur inductif comprend A - une machine (12) d'induction à n phases ayant un arbre d'entrée et au moins n lignes de sortie, n étant un nombre entier, chaque ligne de sortie étant reliée à une borne associée de sortie, B - un dispositif (28) générateur d'un signal de réglage de fréquence représentatif de la différence entre la fréquence de la tension d'au moins l'une des bornes de sortie et une valeur de référence, C - un dispositif (20) générateur d'un couple commandé par le signal de réglage de fréquence et destiné

à appliquer un couple à l'arbre de sortie, ce couple appli-

qué dépendant du signal de réglage de fréquence, D - un arrangement commuté (30) de condensateurs

à N étages, N étant un nombre entier, chaque étage com-

prenant n réseaux de condensateurs associés chacun à une paire de lignes de sortie, les réseaux de condensateurs

de chaque étage étant caractérisés chacun par une capa-

cité prédéterminée pour cet étage, chaque réseau de con-

densateurs comprenant un dispositif associé de commutation

de condensateur qui est commandé par un signal de déclen-

chement et qui couple sélectivement le réseau de conden-

sateurs à la paire associée de lignes de sortie, et E - un dispositif de réaction (34, 36) relié

aux lignes de sortie et comprenant un dispositif de dé-

clenchement (34) destiné à créer des signaux de déclen-

chement, - les bornes de sortie des systèmes générateurs inductifs sont reliées les unes aux autres, et - le dispositif de réaction de chaque système comprend un dispositif de détection de tension destiné

à former un signal d'amplitude représentatif de la diffé-

rence entre l'amplitude de la tension aux bornes de sor-

tie et une valeur de référence, et à coupler le signal d'amplitude au dispositif de déclenchement, si bien que la machine d'induction maintient une tension prédéterminée

pour des charges qui sont couplées aux bornes de sortie.

5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de couplage de signaux d'amplitude du dispositif de réaction (34, 36) d'au moins l'un des

systèmes générateurs inductifs comprend un dispositif com-

mandé par le signal de fréquence et destiné à modifier

le signal d'amplitude afin que le signal modifié d'am-

plitude soit égal au signal d'amplitude lorsque le signal

de fréquence est représentatif de fréquences qui se trou-

vent en dehors de la plage prédéterminée de fréquences, et est égal à une valeur prédéterminée lorsque le signal de fréquence est représentatif de fréquences se trouvant dans la plage prédéterminée de fréquences, le système comprenant en outre un dispositif destiné à coupler le signal modifié d'amplitude au dispositif de déclenchement à la place du signal d'amplitude, si bien que le système générateur inductif transmet de la puissance active et réactive à des charges couplées aux bornes de sortie, à une première tension prédéterminée lorsque la fréquence est supérieure à la plage prédéterminée et à une seconde tension prédéterminée lorsque la fréquence se trouve dans la plage prédéterminée, la seconde tension prédéterminée

étant inférieure à la première.

6. Système générateur inductif, caractérisé en ce qu'il comprend A - une machine (12) d'induction à n phases ayant un arbre d'entrée et au moins n lignes de sortie, n étant un nombre entier, chaque ligne de sortie étant couplée à une borne associée de sortie, B - un dispositif (28) générateur d'un signal de réglage de fréquence représentatif de la différence entre la fréquence de la tension d'au moins l'une des bornes de sortie et une valeur de référence, C - un dispositif (20) générateur d'un couple commandé par le signal de réglage de fréquence et destiné

à appliquer un couple à l'arbre d'entrée, le couple appli-

qué dépendant du signal de réglage de fréquence, D - un arrangement commuté (30) de condensateurs

à N étages, N étant un nombre entier, chaque étage com-

prenant n réseaux de condensateurs associés chacun à une paire de lignes de sortie, les réseaux de condensateurs placés dans chaque étage étant caractérisés chacun par une capacité prédéterminée pour cet étage, chacun des réseaux de condensateurs comprenant un dispositif associé de commutation de condensateur commandé par un signal de déclenchement et destiné-à coupler sélectivement le réseau de condensateurs à la paire associée de lignes de sortie, et E - un dispositif de réaction (34, 36) couplé aux lignes de sortie et comprenant un dispositif (34) de déclenchement destiné à créer des signaux de déclenchement, - le systèmecomprenant en outre au moins un réseau (108) -à thermistance monté entre l'une des lignes de sortie et la borne associée de sortie, le réseau à thermistance comprenant

(1) - une thermistance (114) et un premier commuta-

teur (112) montés en série entre la ligne de sortie et

la borne de sortie, la thermistance ayant une caractéris-

tique de résistance qui varie avec la température entre une valeur relativement élevée à une température basse prédéterminée et une résistance relativement faible à une température élevée prédéterminée, le premier commutateur étant commandé sélectivement dans un premier état afin

qu'il établisse un premier trajet de circulation de cou-

rant entre la ligne de sortie et la borne de sortie par l'intermédiaire de la thermistance et pouvant prendre un second état dans lequel il interrompt le premier trajet, (2) - un second dispositif de commutation (110) destiné à prendre un premier état dans lequel il établit un second trajet de courant entre la ligne de sortie et la borne de sortie par l'intermédiaire du second dispositif de commutation, celui-ci pouvant prendre un second état afin qu'il interrompe ce second trajet, et (3) une commande (116) pouvant prendre un premier état de fonctionnement dans lequel elle commande le premier commutateur dans son premier état et le second dans son second état, et pouvant prendre un second état (de mise en route) dans lequel elle commande le premier commutateur afin qu'il prenne son second état et le second commutateur afin qu'il prenne son premier état, la commande pouvant aussi prendre un troisième état (arrêt) dans lequel elle commande le passage du premier et du second commutateur

à leur second état.

7. Système générateur inductif, caractérisé en ce ' qu'il comprend A - une machine (12) d'induction à n phases ayant un arbre d'entrée et au moins n lignes de sortie, n étant un nombre entier, chaque ligne de sortie étant reliée à une borne associée de sortie, B - un dispositif (28) générateur d'un signal de réglage de fréquence représentatif de la différence entre la fréquence de la tension de l'une au moins des bornes de sortie et une valeur de référence,

C - un dispositif (20) générateur de couple com-

mandé par le signal de réglage de fréquence et destiné

à appliquer un couple à l'arbre d'entrée, le couple appli-

qué dépendant du signal de réglage de fréquence, D - un arrangement commuté (30) de condensateurs

à N étages, N étant un nombre entier, chaque étage compre-

nant n réseaux de condensateurs associés chacun à une paire de lignes de sortie, les réseaux de condensateurs placés à chaque étage étant caractérisés chacun par une capacité prédéterminée pour cet étage, chaque réseau de condensateurs

comprenant un dispositif associé de commutation de conden-

sateurs qui est commandé par un signal de déclenchement afin qu'il couple sélectivement le réseau de condensateurs à la paire associée de lignes de sortie, et E - un dispositif de réaction (34, 36) relié

aux lignes de sortie et comprenant un dispositif de dé-

clenchement (34) destiné à créer des signaux de déclenche-

ment, - le dispositif de réaction (34, 36) comprend

- 2490421

un dispositif de détection de tension destiné à former un signal d'amplitude représentatif de la différence entre l'amplitude de la tension aux bornes de sortie et une valeur de référence, - un dispositif commandé par le signal de fré- quence est destiné à modifier le signal d'amplitude de manière que le signal modifié d'amplitude soit égal au signal d'amplitude au moment o le signal de fréquence est représentatif de fréquences qui sont en dehors de la plage prédéterminée de fréquences, et est égal à une valeur

prédéterminée lorsque le signal de fréquence est représenta-

tif de fréquences qui se trouvent dans la plage prédéte de fréquences, et - un dispositif est destiné à coupler le signal

modifié d'amplitude au dispositif de déclenchement 134).

si bien que le système générateur inductif transmet de la puissance active et réactive à des charges couplées aux bornes de sortie à une première tension prédéteruimée lorsque la fréquence est supérieure à la plage prédétermnmée et à une seconde tension prédéterminée lorsque la fréquemoe se trouve dans la plage prédéterminée, la seconde tension

prédéterminée étant inférieure à la première.

8. Système générateur inductif, caractérisé en ce qu'il comprend A - une macnine (12) d'induction à n phases ayant un arbre d'entrée et au moins n lignes de sortie, n étant un nombre entier, chaque ligne de sortie étant cozplée à une borne associée de sortie, B - un dispositif (28) générateur d'un signal

de réglage de fréquence représentatif de la différence -

entre la fréquence de la tension de l'une au mo=ns des bornes de sortie et une valeur de référence,

C - un dispositif (20) générateur d'un couple.

commandé par le signal de réglage de fréquence et destiné à appliquer à l'arbre d'entrée un couple qui dépend du signal de réglage de fréquence, D - un arrangement commuté (30) de condensateurs

à N étages, N étant un nombre entier, chaque étage compre-

nant n réseaux de condensateurs associés chacun à une paire de lines de sortie, les réseaux de condensateurs de chaque

étage étant caractérisés chacun par une capacité prédéter-

minée pour cet étage, chacun des réseaux de condensteurs

comprenant un dispositif associé de commutation de con-

densateurs qui est commandé par un signal de déclenchement et qui couple sélectivement le réseau de condensateurs à la paire associée de lignes de sortie, et E - un dispositif de réaction (34, 36) couplé

aux lignes de sortie et comprenant un dispositif de dé-

clenchement (34) destiné à former les signaux de déclenche-

ment, - le dispositif de déclenchement (34) étant à une première tension prédéterminée lorsque la fréquence est supérieure à une plage prédéterminée et étant à une seconde tension prédéterminée lorsque la fréquence se trouve

dans cette plage prédéterminée, la seconde tension prédé-

terminée étant inférieure à la première.

9. Système selon l'une quelconque des revendications

3, 4 et 6, caractérisé en ce que le dispositif de déclenche-

ment (34) comporte, pour chaque paire de lignes de sortie (1) un premier détecteur (94) de passage à zéro relié à la paire de lignes de sortie et destiné à former un premier signal qui a une première valeur lorsque la tension entre les lignes pour cette paire est supérieure à 0, et une seconde valeur lorsque la tension entre lignes pour cette paire est inférieure à 0, (2) un intégrateur (96) destiné à former un second signal représentatif de l'intégrale du premier signal, et (3) un second détecteur (98) de passage à 0 destiné à former Un troisième signal qui a une première valeur lorsque' le second signal est supérieur à 0 et qui a une seconde valeur lorsque le second signal est inférieur à 0, - les troisièmes signaux correspondant aux signaux

de déclenchement du dispositif de commutation des condensa-

teurs des paires correspondantes de lignes de sortie.

10. Système générateur inductif, caractérisé en ce qu'il comprend A - une machine (12) d'induction à n phases ayant un arbre d'entrée et au moins n lignes de sortie, n étant un nombre entier, chaque ligne de sortie étant couplée à une borne associée de sortie, B - un dispositif (28) générateur d'un signal de réglage de fréquence représentatif de la différence entre la fréquence de la tension de l'une au moins des bornes de sortie et une valeur de référence, C - un dispositif (20) générateur d'un couple, commandé par le signal-de réglage de fréquence et destiné à appliquer à l'arbre d'entrée un couple qui dépend du signal de réglage de fréquence, D - un arrangement commuté (30) de condensateurs à N étages, N étant un nombre entier, chaque étage ayant n réseaux de condensateurs-associés chacun à une paire de lignes de sortie, les réseaux de condensateurs de chaque

étage étant caractérisés chacun par une capacité prédéter-

minée pour cet étage, chacun des réseaux de condensateurs

comprenant un dispositif associé de commutation de conden-

sateur qui est commandé par un signal de déclenchement afin qu'il couple sélectivement le réseau de condensateurs à la paire associée de lignes de sortie, et E - un dispositif de réaction (34, 36) relié aux lignes de sortie et comprenant un dispositif (34) de déclenchement destiné à créer des signaux de déclenchement, - le réseau de condensateurs (30) comprenant, pour chaque paire de lignes de sortie (40, 42) et chacun

des N étages, une self (L) montée en série avec un conden-

sateur. (C) entre deux bornes, et

- le dispositif associé de commutation de conden-

sateur comprend

- un premier réseau de commutation à semi-

conducteur monté entre la self (L) et une première ligne (40) de la paire de lignes de sortie, le premier

249042Z

réseau de commutation comprenant un commutateur bi-

directionnel commandé (48) ayant une borne (MT2) re-

liée à une première ligne de sortie et une borne (MT1) reliée à une première borne du réseau de condensateurs, et une diode dont la cathode est reliée à la gâchette du commutateur bidirectionnel commandé et dont l'anode est reliée à la première ligne de sortie, l'un des signaux de déclenchement étant transmis sélectivement entre la gâchette et la borne (MT1) du commutateur bidirectionnel commandé, et

- un second réseau de commutation à semi-

conducteur monté entre le condensateur (C) et l'autre ligne (42) de la paire de lignes de sortie, ce second réseau de commutation comprenant un thyristor triode à blocage inverse (46) dont l'anode est reliée à l'autre ligne de sortie et dont la cathode est reliée à l'autre borne du réseau de condensateurs, et une diode (Dl) dont la cathode est reliée à l'autre ligne

de sortie et l'anode est reliée à la cathode du thy-

ristor, l'un des signaux de déclenchement étant couplé

sélectivement entre la gâchette et la cathode du thy-

ristor.

11. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que les lignes de sortie (40, 42) sont destinées à assurer un transfert relativement élevé de chaleur par convection des lignes vers la région environnante, - les thyristors (46) sont reliés aux lignes

de sortie avec un coefficient relativement élevé de trans-

mission de chaleur entre les anodes des thyristors et les lignes de sortie, et - les commutateurs bidirectionnels commandés (48) sont couplés aux lignes de sortie avec un coefficient relativement élevé de transmission de chaleur entre les bornes (MT2) des commutateurs bidirectionnels et les lignes

de sortie.

12. Système générateur inductif, caractérisé en ce qu'il comprend

48 2490421

A - une machine (12) d'induction à n phases ayant un arbre d'entrée et au moins n lignes de sortie, n étant un nombre entier, chaque ligne de sortie étant couplée à une borne associée de sortie, B - un dispositif. (28) générateur d'un signal de réglage de fréquence représentatif de la différence entre la fréquence de la tension d'au moins l'une des bornes de sortie et une valeur de référence, C - un dispositif (20) générateur d'un couple, commandé par le signal de réglage de fréquence et destiné à appliquer à l'arbre d'entrée un couple qui dépend du signal de réglage de fréquence, D - un arrangement commuté (30) de condensateurs

à N étages, N étant un nombre entier, chaque étage compre-

nant n réseaux de condensateurs associés chacun à une paire de lignes de sortie, les réseaux de condensateurs de-chaque

étage étant caractérisés chacun par une capacité prédéter-

minée pour cet étage, chaque réseau de condensateurs com-

prenant un dispositif associé de commutation de condensateur qui est commandé par un signal de déclenchement et qui assure le couplage sélectif du réseau de condensateurs à la paire associée de lignes de sortie, E - un dispositif de réaction (34, 36) couplé

aux lignes de sortie et comprenant un dispositif de déclen-

chement (34) destiné à créer les signaux de déclenchement, et F - un réseau de.capacités de surcharge (118) comprenant n réseaux dérivés, chaque réseau dérivé comprenant (1) un condensateur électrolytique alternatif

(C120> couplé en série avec un réseau de commutation bi-

directionnel normalement conducteur (S120), ce réseau de commutation étant commandé par un signal de gâchette afin qu'il ne conduise pas et (2) un dispositif générateur du signal de gâchette

uniquement lorsque la tension aux bornes du réseau de commu-

tation est inférieure à un seuil prédéterminé.

13. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce que le condensateur électrolytique alternatif (C120) comprend deux condensateurs de polarités opposées,

montés en série.

14. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce que chacun des réseaux de dérivation est monté entre

les lignes de sortie d'une paire associée (A, B, C).

15. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce que chacun des réseaux de dérivation est monté entre

l'une des lignes de sortie associées (A, B, C) et un poten-

tiel commun (N).

16. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce que le réseau de commutation (S120) comprend deux thyristors triodes à blocage inverse (126, 128) montés en sens opposés et en parallèle, et deux transformateurs

de déclenchement (T1, T2), le secondaire de chaque trans-

formateur étant monté entre la gâchette et la cathode d'un

thyristor, les primaires des transformateurs étant des-

tinés à recevoir le signal de gâchette entre le condensateur

électrolytique alternatif et le réseau de commutation.

17. Système générateur inductif, caractérisé en ce qu'il comprend A - une machine (12) d'induction à n phases ayant un arbre d'entrée et au moins n lignes de sortie, n étant un nombre entier, chaque ligne de sortie étant couplée à une borne associée de sortie, B - un dispositif (28) générateur d'un signal de réglage de fréquence représentatif de la différence entre la fréquence de la tension de l'une au moins des bornes de sortie et d'une valeur de référence,

C - un dispositif (20) générateur de couple com-

mandé par le signal de réglage de fréquence et destiné à appliquer à l'arbre d'entrée un couple dépendant du signal de réglage de fréquence, D - un arrangement commuté (30) de condensateurs à N étages, N étant un nombre entier, chaque étage comprenant n réseaux de condensateurs associés chacun à une paire de lignes de sortie, les réseaux de condensateurs de chaque

étage étant caractérisés chacun par une capacité prédéter-

minée pour cet étage, chacun des réseaux de condensateurs

comprenant un dispositif associé de commutation de con-

densateur qui est commandé par un signal de déclenchement et qui assure le couplage sélectif du réseau de condensa- teurs à la paire associée de lignes de sortie, et E - un dispositif de réaction (34, 36) couplé

aux lignes de sortie et comprenant un dispositif de dé-

clenchement (34) destiné à former les signaux de déclen-

chement,

- le dispositif de réaction comprenant un dispo-

sitif de détection du facteur de puissance destiné à for-

mer des signaux représentatifs des facteurs de puissance

des bornes respectives de sortie, le dispositif de ré-

action comprenant en outre un dispositif destiné à relier les bornes de sortie de la machine d'induction aux lignes

de puissance d'un ensemble externe d'alimentation électri-

que formant un réseau qui a une fréquence et une tension nominales prédéterminées dans les lignes de puissance, et le dispositif de réaction comprend en outre un dispositif destiné à transmettre les signaux de facteur de puissance

au dispositif de déclenchement si bien que le système gé-

nérateur d'induction transmet pratiquement uniquement de

la puissance active à l'ensemble d'alimentation électrique.

18. Circuit de correction de facteur de puissance, destiné à un ensemble de distribution d'énergie à n phases

qui transmet de l'énergie sur au moins n lignes de puis-

sance (A, B, C), chaque ligne étant reliée à une borne

associée, ledit circuit étant caractérisé en ce qu'il com-

prend A - un arrangement commuté (30) de condensateurs

à N étages, N étant un nombre entier, chaque étage compre- nant n réseaux de condensateurs associés chacun à une paire de lignes de

puissance, les réseaux de condensateurs 36 placés dans chaque étage étant caractérisés chacun par

une capacité prédéterminée pour cet étage, chacun des ré-

seaux de condensateurs comprenant un dispositif associé de commutation de condensateur qui est commandé par un signal de déclenchement afin qu'il couple sélectivement le réseau de condensateurs à la paire associée de lignes de puissance, et B - un dispositif de réaction (34, 36) relié aux lignes de puissance et comprenant un dispositif de

déclenchement (34) destiné à créer les signaux de déclen-

chement,

- le dispositif de réaction comprenant un dispo-

sitif de détection de facteur de puissance destiné à créer des signaux représentatifs des facteurs de puissance aux bornes respectives, et le dispositif de réaction comprenant un dispositif destiné à transmettre les signaux de facteur de puissance au dispositif de déclenchement de manière

que l'ensemble de distribution d'énergie électrique trans-

mette pratiquement de la puissance réactive uniquement

à des charges extérieures reliées aux bornes.

19. Système selon l'une quelconque des revendications

2, 17 et 18, caractérisé en ce que le signal de facteur de puissance est proportionnel à la puissance réactive

aux bornes de sortie.

20. Système selon l'une quelconque des revendications

2, 17 et 18, caractérisé en ce que le signal de facteur de puissance est proportionnel au facteur de puissance

aux bornes de sortie.