FR2501377A1 - Wattheuremetre electronique - Google Patents

Abstract

WATTHEUREMETRE ELECTRONIQUE. L'INVENTION DECRIT UN WATTHEUREMETRE ELECTRONIQUE QUI COMPORTE UN CIRCUIT DE DETECTION QUI DETERMINE LA DIRECTION DANS LAQUELLE L'ENERGIE ELECTRIQUE CIRCULE ET UN CIRCUIT DE MODULATION DE LARGEUR D'IMPULSIONS POUR CONVERTIR UN SIGNAL ELECTRIQUE PROPORTIONNEL A LA TENSION DE CHARGE. CONFORMEMENT AU SIGNAL DE SORTIE DU CIRCUIT DETERMINANT LA DIRECTION DE CIRCULATION DE L'ENERGIE ELECTRIQUE, LA POLARITE DU SIGNAL DE SORTIE DU CIRCUIT DE MODULATION DE LARGEUR D'IMPULSIONS EST INVERSEE OU N'EST PAS INVERSEE. UN CIRCUIT DE MULTIPLICATION PRODUIT UN SIGNAL DE SORTIE REPRESENTANT LE PRODUIT DU SIGNAL ELECTRIQUE PROPORTIONNEL A LA TENSION DE CHARGE ET UN SIGNAL ELECTRIQUE PROPORTIONNEL AU COURANT DE CHARGE SOUS LA COMMANDE DU SIGNAL DE SORTIE DU CIRCUIT DE MODULATION.

Description

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i La présente invention se rapporte, d'une manière

générale, aux appareils pour mesurer la consommation d'éner-

gie électrique appelés wattheuremètres électroniques et con-

cerne plus particulièrement, un wattheuremètre électronique qui indique la consommation selon la direction de circula-

tion de l'énergie électrique.

Les compagnies de distribution d'énergie électri-

que sont tributaires de la demande et de la fourniture de l'énergie électrique, lesquelles changent d'un moment à un

autre. Les compagnies doivent équilibrer la demande d'éner-

gie et la consommation, c'est à dire, doivent équilibrer 1' énergie électrique fournie avec l'énergie produite. Pour maintenir l'équilibre entre la demande et la production, les différentes conipagnies de distribution échangent de 1'

énergie afin de satisfaire les variations de la consomma-

tion. C'est ainsi qu'une compagnie qui a trop d'énergie à un moment donné va fournir de l'énergie à une autre qui n' en a pas assez à ce moment. Dans une telle situation, la

direction dans laquelle l'énergie électrique circule indi-

que laquelle des compagnies a demandé de l'énergie et la-

quelle en a fourni. Les compagnies surveillent constamment

ces conditions afin d'opérer des échanges d'énergie élec-

trique à des moments appropriés, à l'intérieur du système général de distribution d'énergie électrique. La quantité

d'énergie fournie et la quantité renvoyée peuvent être me-

surée au moyen du wattheuremètre décrit ci-après.

Il existe un type d'appareil de mesure utilisant deux wattheuremêtres à induction. Ces deux wattheuremétres sont très encombrants. L'un d'entre eux à un disque qui ne tourne que dans une seule direction pour mesurer l'énergie

fournie. L'autre à un disque qui ne tourne que dans la di-

rection opposée pour mesurer l'énergie renvoyée.

Un second appareil de mesure connu n'utilise qu'un seul wattheuremètre à induction. Un circuit de détection

détermine la direction de circulation de l'énergie électri-

que. Ce circuit de détection change la polarité d'une ten-

sion ou d'un courant de charge dans le circuit de détection du wattheuremètre en fonction de la direction dans laquelle l'énergie électrique circule. C'est ainsi, par exemple, que la polarité d'un transformateur électrique faisant partie du circuit de détection de la tension ou du courant de charge est modifiée par le circuit de détection selon la direction de l'énergie électrique. En conséquence, ce wattheuremètre

possède un disque qui ne tourne que dans une seule direc-

tion, bien que la direction de l'énergie puisse varier.

Toutefois, des erreurs se produisent quand la polarité de la tension du transformateur de courant change et il peut en résulter des imprécisions dans la mesure de l'énergie, car,

le signal de sortie du transformateur de tension ou de cou-

rant est la cause de l'erreur.

Dans un troisième appareil de mesure de la techni-

que antérieure, un wattheuremétre électrique utilise un cir-

cuit de multiplication opérant en temps partagé. Dans celui-

ci, la tension de sortie de ce circuit est intégrée et la

tension continue intégrée résultante est appliquée à un con-

vertisseur tension/fréquence. Le signal de sortie de ce con-

vertisseur indique l'énergie électrique consommée. Un détéc-

teur de direction de circulation détecte la tension de sor-

tie d'un intégrateur faisant partie du convertisseur.tension/

fréquence. Dans ce cas, quand l'énergie est fournie, la ten-

sion de sortie de l'intégrateur est positive. Par contre, lorsqu'elle est négative, c'est le signe que de l'énergie est renvoyée par l'autre compagnie. Quand de l'énergie est renvoyée, la polarité du signal d'entrée de l'intégrateur change et la quantité d'énergie positive est indiquée par un indicateur. Quand de l'énergie est fournie, la quantité

fournie est, elle aussi, indiquée.

Dans ce wattheuremètre de la technique antérieure, la direction dans laquelle l'énergie électrique circule est

déterminée par le signal de sortie de l'intégrateur. Toute-

fois, la tension de décalage d'un amplificateur opération-

nel faisant partie de l'intégrateur a un effet nuisible sur la précision de l'indication de la direction de circulation

de l'énergie électrique.

La présente invention se propose d'apporter un wattheuremètre électronique qui indique la consommation d' énergie électrique en tenant compte de la direction de celle- ci.

Selon la présente invention, un wattheuremètre élec-

tronique comprend un premier moyen pour développer un signal électrique proportionnel à la tension de charge d'une ligne de distribution d'énergie électrique; un second moyen pour développer un signal électrique proportionnel au courant de charge de ladite ligne de distribution d'énergie électrique

un circuit de modulation pour faire subir audit signal élec-

trique dudit premier moyen ure modulation en largeur d'impul-

sions afin d'obtenir un signal d'utilisation ou de service composé d'impulsions modulées en largeur; un circuit de

détection pour déterminer la direction dans laquelle l'éner-

gie électrique circule en comparant le signal électrique du premier moyen avec le signal électrique du second moyen;

un circuit pour inverser la polarité des signaux d'utilisa-

tion ou de service modulés en largeur d'impulsions en fonc-

tion du signal de sortie dudit circuit de détection; un

circuit de multiplication pour produire des impulsions re-

présentant le produit du signal électrique du premier moyen et du signal électrique du second moyen, sous la commande

du signal de sortie dudit inverseur; un circuit pour inté-

grer les impulsions dudit circuit de multiplication afin de produire une tension continue; un convertisseur tension/

fréquence nour transformer la tension continue dudit inté-

grateur en un signal composé d'impulsions dont la fréquence est proportionnelle à ladite tension continue; et un moyen

pour indiquer le signal de sortie dudit convertisseur ten-

sion/fréquence conformément à la direction de circulation de l'énergie électrique telle qu'elle a été déterminée par

ledit circuit de détection.

L'invention va maintenant être décrite avec plus

de détails en se référant à un mode de réalisation particu-

lier donné à titre d'exemple seulement et représentés aux

dessins annexés.

En se référant à la figure 1, on voit un transfor-

mateur électrique 11 qui est relié à deux lignes de distri-

bution d'énergie électrique 10 et qui produit une tension

de sortie ev proportionnelle à une certaine tension de char-

ge. Un second tranformateur 12 relié également aux lignes de distribution 10 produit un courant de-sortie i qui est proportionnel à ce courant de charge. Des tensions t el se développent aux bornes d'une résistance 121, la tension ei étant proportionnelle au courant de charge i. La prise médiane du secondaire 122 du transformateur de courant 12

est mise à la terre, comme représenté.

On applique cette tension ev à une résistance 14

qui est reliée à l'entrée d'un circuit de modulation de lar-

geur d'impulsions 13.

La résistance 14 est reliée à l'entrée négative

d'un intégrateur 15 constitué par un amplificateur opéra-

tionnel. La s-ortie de l'intégrateur 15 est reliée à l'entrée

positive d'un comparateur 16 comprenant-un second amplifi-

cateur opérationnel. Un condensateur 17 est branché entre l'entrée négative et la sortie de l'intégrateur 15 afin de produire un signal d'intégration. La sortie du comparateur 16 est reliée à l'entrée négative de l'intégrateur 15 à

travers une résistance 18 et aboutit également à un inver-

seur 19. La sortie de l'inverseur 19 est reliée à l'une des bornes d'un diviseur de-tension comprenant les résistances 20 et 21, l'autre borne du diviseur étant connectée à la masse. La tension de sortie du diviseur est prélevée à la

jonction des résistances 20 et 21 et est appliquée à la bor-

ne de sortie négative du comparateur 16. A la sortie du com-

parateur 16 apparaît un signal D représentatif du coefficient d'utilisation. Le signal de sortie du comparateur 16 est

appliqué à l'entrée de l'inverseur 22. A la sortie de l'inver-

seur 22 apparaît un signal représentatif du coefficient ou

du facteur d'utilisation.

Un circuit pour détecter la direction de circula-

tion de l'énergie électrique (qui sera qualifié ci-après "circuit détecteur") 23 va être décrit maintenant. La sor- tie positive du comparateur 24, comprenant un amplificateur opérationnel, est connectée à l'une des bornes du secondaire 111 du transformateur de tension 11. La borne négative du comparateur 24 est mise à la masse. Le signal de sortie ev

du transformateur 11 est converti en un signal formé d'im-

pulsions conformément à la phase de la tension ev, par le

comparateur 24.

L'entrée positive d'un second comparateur 25, cons-

tituée par un autre amplificateur opérationnel, est connectée à l'une des bornes du secondaire 122 du transformateur de courant 1. L'entrée négative du comparateur 25 est mise à la masse. Le signal ei est converti en un signal formé d' impulsions selon la phase de celui-ci, par un comparateur 25. La sortie du comparateur 24 est reliée à l'une des bornes d'un circuit ET 26. La sortie du comparateur 25 est reliée à l'autre borne du circuit ET 26 par un inverseur

27. A la sortie du circuit ET 26 on obtient un signal com-

posé d'impulsions dont la largeur est égale à la différence de phases entre le signal de tension ev et le signal inversé e. L'une des bornes d'une résistance 28 est connectée à la sortie du circuit ET 26, l'autre borne étant reliée à l'une des sorties d'un condensateur 29. La seconde sortie du condensateur 29 est reliée à la borne négative d'une source électrique V55. Le circuit d'intégration formé de la résistance 28 et du condensateur 29 intègre les signaux de

sortie du circuit ET 26.

L'une des bornes d'une résistance 30 est connectée à la sortie du comparateur 24, son autre borne aboutissant à l'une des sorties d'un condensateur 31. La seconde sortie

du condensateur 31 est reliée à la source électrique néga-

tive V55. Le circuit composé de la résistance 30 et du con-

densateur 31 intègre le signal de sortie du comparateur 24, c'est à dire, la largeur de l'impulsion correspondant à une alternance (180 ) de la tension de charge. L'une des bornes de la résistance 32 est connectée à l'une des bornes

de la résistance 30, l'autre borne de la résistance 32 abou-

tissant à l'une des bornes d'une résistance 33. L'autre bor-

ne de la résistance 33 est connectée à la source électrique

négative VSS. La valeur ohmique de la résistance 32 est éga-

le à celle de la résistance 33. Dans ces conditions, le di-

viseur de tension formé des résistances 32 et 33 divise en

deux la tension de sortie de l'intégrateur formé de la ré-

sistance 30 et du condensateur 31. Ceci revient à dire qu'

on obtient une tension de sortie représentée par une impul-

sion dont la largeur correspond à un quart de période ou à

une demi-alternance (900) de la tension de charge.

L'entrée positive d'un comparateur 34, constitué par un amplificateur opérationnel, est connectée à l'une des bornes de la résistance 28, son entrée négative étant reliée à l'une des bornes de la résistance 32. Le circuit 34 compare la tension de sortie du diviseur de tension

comprenant les résistances 32 et 33 avec la tension de sor-

tie de l'intégrateur formé de la résistance 28 et du conden-

sateur 29 et produit des impulsions de sortie lorsque la tension de sortie de l'intégrateur est plus grande que la

tension du diviseur. Dans ce circuit détecteur 23, le com-

parateur 34 produit un signal lorsque le signal de sortie

intégré du circuit ET 26 est plus grand que le signal in-

tégré correspondant à 90 .

Les comparateurs 24 et 25 convertissent les si-

gnaux de tension e v et e. en impulsions qui sont fonction

de la phase de ev et de e.. Le circuit ET 26 compare le si-

gnal de sortie du comparateur 24 avec celui du comparateur

et produit une impulsion en fonction de cette comparai-

son. L'intégrateur composé de la résistance 28 et du con-

densateur 29 intègre le signal de sortie du circuit ET 26.

L'intégrateur composé de la résistance 30 et du condensateur 31 intègre le signal de sortie du comparateur 24. Ce circuit

intègre des signaux pulsés dont la largeur correspond à 1800.

Le diviseur de tension composé des résistances 32 et 33 divise par deux le signal de sortie intégré. Le com- parateur 34 compare la tension de sortie de l'intégrateur

composé du condensateur 28 et de la résistance 29 avec cet-

te tension divisée. Le comparateur 34 produit une impulsion lorsque la tension intégrée est plus grande qu'un signal d'impulsion intégré correspondant à 900. Ainsi, lorsque le comparateur 34 produit un signal logique "1", ceci indique que l'énergie électrique circule dans la direction qualifiée "énergie renvoyée". Le signal logique "0" indique "énergie fournie". Un inverseur 35 comprend les circuits OU exclusifs 351 et 352.L'une des entrées de chacun des circuits OU 351 et 352 est connectée à la sortie du comparateur 34. L'autre

entrée du circuit OU 351 est reliée à la sortie du compara-

teur 16, tandis que la seconde entrée du circuit OU 352 est connectée à la sortie de l'inverseur 22. Le signal D, modulé en largeurs d'impulsions représentatif du coefficient ou du facteur d'utilisation passe par le circuit OU exclusif 351

lorsque le signal de sortie du comparateur 34 est un "0".

Par contre, lorsque le signal de sortie du comparateur 34 est un "1", le signal de sortie du circuit OU exclusif 351 est un signal de facteur d'utilisation inversé D. Le signal' D de l'inverseur 22 est lui aussi inversé de sorte que le circuit OU 352 produit un signal D. Les signaux de tension + e1 sont appliqués à un circuit de multiplication 36. Le circuit 36 comprend des commutateurs analogiques qui se ferment quand un signal logique "1" est présent et qui s'ouvrent quant ce signal est un "O". Les commutateurs analogiques sont constitués par des dispositifs semi-conducteurs tels que des J-FET et des MOS-FET. Les entrées des commutateurs analogiques 361 et 362 sont connectées à l'une des bornes du secondaire 122 du transformateur de courant 12, tandis que les entrées et les commutateurs analogiques 363 et 364 aboutissent à l'autre borne de celui-ci. Le signal de sortie du circuit OU exclusif 351 commande les commutateurs analogiques 361 et 364, tandis que les signaux de sortie du circuit OU exclusif 352 comman-

dent les commutateurs analogiques 362 et 363.

le signal apparaissant à la sortie des commutateurs analogiques 361 et 363 est un signal de tension instantanée eon' le signal eon étant appliqué à un intégrateur 37. Le signal apparaissant à la sortie des commutateurs analogiques 362 et 364 est un signal de tension instantanée ep qui est

appliqué à un intégrateur 37.

L'intégrateur 37 comprend les résistances 38, 39

et les condensateurs 40 et 41. L'une des bornes de la résis-

tance 38 est connectée aux sorties des commutateurs analo-

giques 361 et 363, l'autre borne étant reliée à l'une des sorties du condensateur 40. L'une des bornes de la résistance 39 est connectée aux sorties des commutateurs analogiques

362 et 364, l'autre aboutissant à l'une des bornes du con-

densateur 41. Les autres bornes des condensateurs 40 et 41

sont reliées ensemble et à la masse.

Les signaux de sortie de l'intégrateur 37 sont des signaux de tension eop et eon ayant la même valeur absolue et des polarités opposées. Les signaux de tensions eop et

eon sont des tensions continues proportionnelles à la con-

sommation instantanée d'énergie électrique, c'est à dire

qu'ils représentent le produit du signal de tension e v,, pro-

portionnel à la tension de charge des lignes de distribution d'énergie 10, et du signal de tension e1, proportionnel au

courant de charge des lignes de distribution.

Les signaux ei et eo- sont appliqués à un conver-

OP on

tisseur tension/fréquence 42. Les entrées de deux commuta-

teurs analogiques 431 et 432 sont connectées à la sortie

de l'intégrateur 37. Les sorties des commutateurs analogi-

ques 431 et 432 sont reliées ensemble et sont aussi connec-

tées à la borne d'entrée négative d'un intégrateur 45 cons-

titué par un amplificateur opérationnel, à travers une ré-

sistance 44. L'entrée positive de l'intégrateur 45 est à la masse. La sortiede l'intégrateur 45 est connectée à l' entrée positive d'un comparateur 46 constitué par un ampli- ficateur opérationnel. Le comparateur 46 produit un signal logique "1" ou "O" chaque fois que le signal de sortie de

l'intégrateur 45 atteint une valeur prédéterminée. Le si-

gnal de sortie de l'intégrateur 45 est rétro-appliqué à son

entrée par un condensateur 47. L'entrée ngàative du com-

parateur 46 est mise à la masse à travers une résistance 48.

Les commutateurs analogiques 431 et-432 sont action-

nés par les signaux de sortie du comparateur 46. Le signal

de sortie du comparateur 46 est appliqué au commutateur ana-

logique 432 à travers un inverseur 49, de sorte que le com-

mutateur 432 s'ouvre quand le commutateur 431 se ferme et réciproquement. De plus, la sortie du comparateur 46 est connectée à son entrée négative à travers un inverseur 50

et une résistance 51.

Le signal de sortie du convertisseur tension/fré-

quence 42 est affiché sur des indicateurs 53 et 54 par suite de l'action d'un commutateur 52 qui est commandé par les

signaux de sortie du circuit détecteur 23. Quand de l'éner-

gie est fournie, le commutateur 52 est relié à l'indicateur

53 et l'énergie fournie est affichée sur le dispositif 53.

D'atre part, le commutateur 52 est relié à l'indicateur 54

et l'énergie renvoyée est affichée sur le dispositif 54.

On va décrire maintenant, le fonctionnement du

montage électrique représenté sur la figure 1.

Le signal de tension ev du transformateur 11 est converti en un signal représentant le coefficient du cycle d'activité ou d'utilisation par le circuit de modulation de largeur d'impulsions 13. La durée du signal logique "V" ou "O" constituant le signal de cycle d'utilisation ou d'action pulsé D ou D est proportionnelle à la grandeur du signal

de tension e. Les signaux de cycle d'utilisation ou d'ac-

tion D et D peuvent être exprimés par les équations sui-

vantes: e - e ta D = - -..... (l) 2 e 1 T r e + e tb

D = - =...... (2)

2 er T o er est une tension de référence qui est appliquée à 1' entrée négative du comparateur 16 Faisant partie du circuit de modulation de largeurs d'impulsions 13, ta étant la lar- geur du signal logqique"l" représentant le signal d'action ou d'utilisation D, tb étant l'intervalle du signal logique "0" du signal D et T représentant la durée d'un cycle du signal D.

Le circuit détecteur 23, qui comprend deux compa-

rateurs 24 et 25, convertit le signal de tension ev et e.

en impulsions, détecte la différence de phases entre les

signaux ev et e. et convertit ces impulsions en signaux mo-

dulés en largeurs d'impulsions correspondant à la différen-

ce-de phases. La tension continue résultant de l'intégra-

tion des impulsions est comparée avec la tension de réfé-

rence. Selon que l'énergie est fournie ou est renvoyée, le circuit 23 produit respectivement un signal logique "0"

ou I1".

Les signaux de sortie D et D sont appliqués au cir-

cuit de multiplication 36 par l'inverseur 35 conformément - au circuit détecteur 23 quand de l'énergie est fournie. Quand

de l'énergie est renvoyée, l'inverseur 35 inverse la polari-

té du signal de sortie du circuit de modulation de largeur d'impulsions 13. Autrement dit, puisque le circuit détecteur 23 produit un signal logique "0", la polarité du signal de sortie du circuit de modulation de largeur d'impulsions 13

n'est pas inversée quand de l'ériergie électrique est four-

nie. Par contre, quand de l'énergie est renvoyée, le circuit 23 produit un signal logique "1" et dont la polarité est inversée. Les signaux + e. du transformateur de courant sont

appliqués au circuit de multiplication 36.

Les signaux modulés en largeurs d'impulsions du cir-

cuit de modulation 13 commandent un certain nombre de commu-

tateurs analogiques du circuit de multiplication 36. En con-

séquence, les signaux de sortie du circuit de multiplication 36 ont une largeur proportionnelle à la grandeur du signal

de tension eV et une amplitude proportionnelle à la gran-

deur du signal ei.

Dans le cas o de l'énergie électrique est fournie, le signal d'utilisation ou d'action D est utilisé pour fer- mer les commutateurs analogiques 361 et 364 du circuit de multiplication 36 quand ce signal D est un "1" logique,

tandis que le signal D est utilisé pour fermer les commu-

tateurs analogiques 362 et 363 quand le signal est un "1"

logique. Ainsi, les signaux de tension + es qui sont propor-

tionnels au courant de charge des lignes de distribution

sont appliqués au circuit de multiplication 36 pour ob-

tenir les signaux continus eop et eon par les commutateurs analogiques 361 et 364. Autrement dit, les signaux continus eop et eon' provenant de la multiplication des signaux ev et e. sont obtenus par une commande judicieuse des opérations d'ouverture et de fermeture des commutateurs analogiques 361 et 364 avec les signaux de service modulés en largeurs

d'impulsions D et D du circuit de modulation 13. Ces si-

gnaux de tension eop et eon peuvent être exprimés par les équations suivantes: eop e.. U+ (-e) D e e +e er + e.) e.i 2 v (-es r_ = s ev...... (3) e r on i dngi sorte eOp eeo d crci de mutpicto - 6 ce qu pr di 2 c i e e 2 er er -e. e - i v...... I4 er Le circuit d'intégration 37 intègre les signaux de

sortie e, et e o du circuit de multiplication 36, ce qui per-

met d'obtenir les signaux continus e o et e on' e e e)...... (5) 0 p r on er Il ressort à l'évidence des équations (5) et (6) que les signaux ep et F_ ont la même valeur absolue et op on

que les signaux à courant continu positifs et négatifs pro-

portionnels à l'énergie électrique instantanée sont repré-

sentatés par es et eV.

Le convertisseur tension/fréquence 42 produit des

impulsions dont la fréquence est proportionnelles à la ten-

sion de la sortie continue du circuit d'intégration 37. Le comparateur ê6 produit un signal logique "l" ou "0" selon

le signe de la tension de sortie intégrée. Quand le compa-

rateur 46 produit le signal logique "l", le commutateur ana-

logique 431 est fermé et applique le signal continu eo_ à on l'intégrateur 45. Quand le comparateur 46 produit le signal logique "", le commutateur 432 se ferme et applique le signal à courant continu e à l'intégrateur 45. Ainsi, on voit que la tension de sortie de l'intégrateur 45 est proportionnelle au signal à courant continu eop ou eon

(représentant l'énergie iMnstantanée), et que le signal lo-

gique du comparateur 46 est inversé en fonction de la va-

leur prédéterminée de la tension de sortie intégrée pour

former des impulsions ayant une certaine fréquence. En con-

séquence, on obtient un signal de fréquence f, proportionnel

à l'énergie électrique, à la sortie du comparateur 46.

La période T du signal de sortie ef du compara-

teur 46 peut être exprimée par l'équation suivante T0 = tc + td...... (7)

o tc représente le temps de fermeture du commutateur ana-

logique 432 et td le temps de fermeture du commutateur ana-

* logique 431. En conséquence, la fréquence du signal ef peut être exprimée par l'équation suivante

1 1

f = 'To tc + td...... (8) Les temps tc et td peuvent être exprimés comme suit: tc = ep R1. C1 _ _ eop........ (9) td = e.p R1 C1 -eon......(10)

o ep est la tension de référence appliquée à l'entrée néga-

tive du comparateur 46, R1 est la valeur ohmique de la ré-

sistance 44 et C1 est la capacité du condensateur 47.

En substituant les équations (5) et (6) avec les équations (9),et (10), on obtient: tc = ep R1 C1 ei eV ev er...... (11) td = e R C *e v ei er....

.(12) En conséquence, la fréquence f peut être exprimée par l'équation suivante: fi. eV f v..DTD: f = 2 r' P'R 1......

* trtp-Rj.Cl (13) Il ressort à l'évidence de l'équation (13) que f

est proportionnel au produit ei.ev, c'est à dire, à la con-

sommation d'énergie électrique puisque er, ep, R1 et C1 sont tous des constantes. La consommation d'énergie est affichée sur l'indicateur 53 quand le commutateur 52 est relié à ce

dernier conformément au signal de sortie du circuit détec-

teur 23.

Dans le cas o de l'énergie électrique est renvoyée, l'inverseur 35 inverse la polarité du signal de sortie du circuit de modulation 13 et les signaux de tension eop et eon peuvent être exprimés par les équations suivantes -e. e ep =e.. D +(-e.) -D i.v3) eop ie r()

e. e v..

eon = e.. Wf + (-e.). D r........e(4) on i r (4)'

Dans ce cas, la fréquence f peut être exprimée com-

me suit f = ei ev 2er.ep R1.C1 (13)' on voit donc qu'on obtient une fréquence de sortie f proportionnelle à l'énergie électrique renvoyée. Cette

énergie est affichée sur l'indicateur 54 quand le commuta-

teur 52 est relié à celui-ci conformément au signal de sor-

tie du circuit détecteur 23.

Ainsi, vient d'être décrit un premier mode de réa-

lisation de l'invention en prenant pour exemple un wat-

theuremètre pour un réseau électrique monophasé à deux li-

gnes. Toutefois, il convient de noter qu'en utilisant plu-

sieurs transformateurs de tension, plusieurs transformateurs

de courant et plusieurs circuits de multiplication, l'inven-

tion peut également être appliquée au wattheuremétres poly-

phasés. Dans ces appareils, l'énergie électrique est repré-

sentée par la somme des énergies des phases. Les signaux de tension proportionnels aux tensions de charge des lignes de

distribution sont e.l, e.2,..., e.n. Les constantes de pro-

portionnalité sont KI, K2,..., Kn. En conséquence, l'éner-

gie électrique Po peut être exprimée par l'équation suivante Po = Ki evl. eil + K2ev2. ei2 +... +Knevn.ein (14) Tout comme dans le premier mode de fonctionnement

du circuit de multiplication, les signaux de sortie des dif-

férents circuits de multiplication sont additionnés par le

circuit d'intégration 37. Il en résulte une énergie électri-

que Po qui satisfait à l'équation 14. La figure 2 est un schéma électrique d'un second mode de réalisation de

l'invention qui illustre son applica- tion à un wattheuremètre polyphasé. Sur la figure 2, les composants qui ont déjà été décrits précédemment en regard de la figure 1 ont été désignés par les mêmes références

numériques et leur fonctionnement est aussi semblable à ce-

lui décrit auparavent. Dans ce second mode de réalisation, on utilise plusieurs transformateurs de tension 11, plusieurs circuits de modulation en largeur d'impulsion 13, plusieurs transformateurs de courant 12, plusieurs inverseurs 35 et plusieurs circuits de multiplication 36. Les signaux de sortie de chacun des circuits de multiplication 36 sont

appliqués à un convertisseur tension/fréquence 42 par le cir-

cuit d' ntégration 37.

Dans ce second mode de réalisation, deux transfor-

mateurs de tension 1l et deux transformateurs de courant 12 détectent respectivement la tension et le courant de ligne entre les phases. Des signaux représentant la tension entre les phases et le courant de ligne sont appliqués au circuit détecteur 23. Un circuit de déphasage 55 est interposé entre l'une des bornes du secondaire du transformateur de courant

12 et l'une des entrées du circuit détecteur 23 afin de per-

mettre d'ajuster le déphasage entre la tension entre les pha-

ses et le courant de ligne. Le signal représentant le courant

de ligie qui traverse le circuit de déphasage 55 et le si-

gnal de tension représentant la tension entre les phases 0 sont appliqués au circuit détecteur 23, ce qui permet de

déterminer la direction de circulation de l'énergie électri-

que. Le circuit de déphasage 55 est un circuit de filtrage universellement connu composé, par exemple, d'une résistance

et d'un condensateur.

I, est à noter que l'invention permet de déterminer

la direction de circulation dé l'énergie électrique en uti-

lisant la différence entre les phases de la tension de char-

ge et du courant de charge des lignes de distribution et que l'énergie fournie ou renvoyée est indiquée séparément par le dispositif d'affichage. Etant donné que les deux

wattheurernétres à induction utilisés par la technique anté-

rieure ne sont plus nécessaires, il est clair que le wattheu- remètre qui fait l'objet de la présente invention est moins

encombrant. De plus, étant donné que la polarité de la ten-

sion ou du- transformate-ur de courant ne change pas, les er-

reurs dues à ces changements dans les dispositifs de la tech-

nique antérieure sont éliminées.

De plus, dans la forme de réalisation préférée de

la presente invention, les tensions déphasées du compara-

teur faisant partie d'un amplificateur opérationnel s'ad-

ditionnent à la tension comparée. Enfin, puisque la direc-

tion dans laquelle l'énergie électrique circule n'est pas déterminée par un intégrateur comprenant un amplificateur opérationnel, le décalage de la tension de l'amplificateur op rationnel n'a aucune influence sur la précision de la détermination de la direction de circulation de l'énergie et la quantité d'énergie électrique fournie ou reçue est

ainsi déterminée avec précision.

Bièn entendu, l'invention n'est pas limitée au

mode de réalisation qui vient d'être décrit et repré-

senté, on pourra y apporter de nombreuses modifications

de détails sans sortir pour cela du cadre de l'invention.

Claims (3)

R E V E N D I C A T I 0 N S

1 - Wattheuremètre électronique qui comprend un

premier moyen pour développer un signal électrique propor-

tionnel à la tension de charge d'une ligne de distribution d'énergie électrique; un second moyen pour développer un signal électri- que proportionnel au courant de charge de ladite ligne de distribution d'énergie électrique: un circuit de modulation pour faire subir audit

signal électrique dudit premier moyen une modulation en lar-

geur d'impulsions afin d'obtenir un signal d'utilisation ou de service composé d'impulsions modulées en largeur:

un circuit de détection pour déterminer la direc-

tion dans laquelle l'énergie électrique circule en compa-

rant le signal-électrique du premier moyen avec le signal électrique du second moyen; un circuit pour inverser la polarité des signaux d'utilisation ou de service modulés en largeur d''mpulsions en fonction du signal de sortie dudit circuit de détection

un circuit de multiplication pour produire des im-

pulsions représentant le produit du s.ignal électrique du pre-

mier moyen et du signal électrique du second moyen, sous la commande du signal de sortie dudit inverseur;

un circuit pour intégrer les impulsions dudit cir-

cuit de multiplication de façon à produire une tension continue;

un convertisseur tension/fréquence pour transfor-

mer la tension continue dudit intégrateur en un signal com-

posé d'impulsions dont la fréquence est proportionnelle à ladite tension continue; et, un moyen pour indiquer le signal de sortie dudit convertisseur tension/fréquence conformément à la direction de circulation de l'énergie électrique telle qu'elle a été

déterminée par ledit circuit de détection.

2 - Wattheuremètre électronique pour un réseau de distribution polyphasé qui comprend:

un certain nombre de premiers moyens pour dévelop-

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per des signaux électriques proportionnels à la tension de charge des lignes de distribution;

un certain nombre de seconds moyens pour dévelop-

per des signaux électriques proportionnels au courant de charge des lignes de distribution; un certain nombre de circuits de modulation pour

soumettre lesdits signaux électriques desdits premiers moy-

ens à une modulation de largeur d'impulsions afin d'obtenir

des signaux d'utilisation de service constitués par des im-

1M pulsions modulées en largeur: un circuit de déphasage pour décaler la phase de l'un desdits signaux électriques desdits seconds moyens et pour produire un signal électrique;

un circuit nour déterminer la direction dans la-

quelle circule l'énergie électrique en comparant l'un des signaux électriques desdits premiers moyens avec le signal électrique dudit circuit de déphasage;

un certain nombre de circuits pour inverser la po-

larité des signaux d'utilisation ou de service conformément aux signaux de sortie dudit circuit de détection; un certain nombre de circuits de multiplication pour produire des impulsions électriques correspondant au produit des signaux électriques des premiers moyens et des signaux électriques des seconds moyens, sous la commande des signaux de sortie desdits circuits d'inversion

un circuit pour intégrer les impulsions dddit cir-

cuit de multiplication afin de produire une tension continue un convertisseur tension/fréquence pour convertir la tension continue dudit intégrateur en un signal composé d'impulsions ayant une fréquence proportionnelle à ladite tension continue; et, des moyens pour indiquer le signal de sortie dudit convertisseur tension/fréquence conformément à la direction de circulation de l'énergie déterminée par ledit circuit de

détection.