Indicateur de désequilibre pour reseau électrique

[BOB92]

Bonjour

Question peut-être stupide ..

Je souhaiterais pouvoir visualiser en temps réel le taux de déséqulibre en tension de mon réseau triphasé 400V 50 Hz...

De façon basic, je peux mesurer les 3 tensions, et calculer le taux de déséquilibre ... mais j'ai besoin de "visualiser" directement celui-ci au cours de mes essais ....

Je pourrais utiliser un analyseur de réseau ou un énergiemètre , tel
http://www.locadif.fr/lib/files/produits/fluke_434.pdf qui permet l'affichage direct .... Mais celà est incompatible avec mon budget financier ..

Aprés avoir retourné le problème dans tous les sens, aucune solution rustique ne me vient à l'esprit ....

Je ne peux pas m'étendre sur le contexte de ce réseau et le pourquoi de mon besoin, mais c'est tout simplement pour avoir une indication visuelle de ce déséquilibre, sans chercher une forte précision, sachant que mon réseau privé peut présenter des déséquilibres de tension de 0 à 15 % , ce qui sans action corrective est pénalisant pour les matériels en service.

(pour info, Leroy Somer indique pour ses moteurs asynchrone tri)phasés , un sur-échauffement de 28% pour 5% de déséquilibre ).

Je suis preneur de toute idée pour générer ce paramètre ...

Cordialement
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[Tropique]

Bonjour,

Voudrais-tu quelque chose "orienté visuel", style bargraph en étoile à trois branche, ou un appareil plus "quantitatif", indicant la valeur de déséquilibre?

[BOB92]

Bonjour
J'avoue que je ne sais pas trop , je pensais à un simple indicateur global , type voltmètre à aiguille (ou digital) , ..
mais peut-être qu'une indication au niveau individelle de chaque phase serait plus intéressante ( du genre + ou - % ) ....
car dans une phase de mise au point, je dois optimiser des réglages ...

En fait, j'en ai assez de faire le calculs aprés lecture successive des 3 tensions ..

Je pensais d'ailleurs, faire un sommateur des 3 tensions que j'aurais redressé, filtrées et sommées par débit sur une résistance pour en mesurer directement une valeur moyenne .... et avoir une vision plus directe entre moyenne et individuelle ...

Pour te donner une idée de mon problème, bien que ce ne soit pas celui-là , imagine que je veuilles alimenter en monophasé un moteur triphasé .... il n'y a pas de solution miracle pour optimiser la présence de la 3ème phase, si ce n'est un choix judicieux d'impédances à positionner ( le couplage de STEINMETZ avec 1 condensateur étant la solution élémentaire non optimale ...ce qui dégrade sa puissance de d'au moins 30% à cause des déséquilibres )


Cordialement

[Tropique]

OK, quand j'aurai le temps j'essayerai de pondre quelque chose.

[A voir en vidéo sur Futura]

[BOB92]

RE
Merci beaucoup ..
Je cherchais quelque chose de simple , car je n'ai pas besoin de précision ... dans la gamme 0-15 % sachant que je voudrais voir où je me situe afin d'agir là où il faut pour me ramener inférieur à 5 % ou mieux quand c'est possible ...

De plus, on peut faire l'hypothèse d'une fréquence assez stable ( 50+-1 Hz ), avec une bonne forme sinusoïdale . En effet , je n'ai pas d'harmoniques de courant .. seul le COS pHI est existant , et variable.

Merci d'avance

[Tropique]

Voici une possibilité.

En cours de design, j'ai du faire un certain nombre de choix, réfléchir aux conventions à adopter, et en créer si nécessaire.

En premier lieu, l'instrument est basé sur la valeur moyenne: je pense que c'est ici la plus pertinente, les électroniciens s'intéressent surtout à la valeur crête, les thermiciens à l'efficace, et les électrotechniciens à la moyenne, qui est déterminante pour tout ce qui est transfo, moteurs à induction, bref tout ce qui est bobiné.
Il est donc insensible à la déformation du signal.

En deuxième lieu, il faut savoir quoi afficher, quelle convention adopter.
Ici, c'est l'écart de tension qui a été choisi: la sortie en mV est l'image de l'écart en volts.
Des mesures ratiométriques seraient aussi envisageables, mais cela impliquerait de câbler soi-même un module d'affichage, pour bénéficier des options non-accessibles dans les instruments de panneau.
Par défaut, la valeur indiquée peut être positive ou négative, elle est calculée à partir de l'écart par rapport à la moyenne. Ce qui signifie que si une phase est 10V plus élevée que les autres, cette phase là indiquera +6.66V, et les deux autres -3.33V. L'écart fait bien 10V.
Cela permet de reproduire le comportement d'un récepteur, qui va déformer son diagramme de phase pour replacer le neutre virtuel à un endroit moyen.
Il est aussi possible d'afficher l'écart en valeur absolue, sans tenir compte du rééquilibrage. Dans l'exemple, on retrouverait alors +10mV sur une phase, et 0 sur les autres

Je ne savais pas si le neutre était disponible, ou s'il devait être traité, j'ai donc mis les deux options:
Quand un neutre n'est pas disponible, l'appareil recrée implicitement son propre neutre, et s'en sert comme référence de tension. Dans ce mode, il y a une commutation pour doubler le gain, puisque le neutre recréé va tenir compte de la déformation du diagramme, et les écarts apparents seront divisés par deux.
Normalement, dans le cas d'un système avec neutre les deux lectures doivent donner un résultat identique, sinon cela signifie que le neutre est déplacé, à cause d'un déséquilibre excessif p.ex.

Il y a une sortie globale, qui affiche l'ensemble des déséquilibres (relatifs) rationnalisés. Dans l'exemple précédent, cette sortie donnerait 10mV. La valeur est toujours positive évidemment.
Cette sortie n'est pas utilisable en mode absolu, les circuits de calcul tiennent compte de compensations négatives équilibrées, ce qui n'est plus le cas si on force la référence.

Les résistances doivent être à 1%, de préférence moins, celles d'entrée font au moins un watt.
Les condensateurs sont de préférence des tantales.
J'ai dessiné un exemple d'alim, il y a un transfo. Une alim capacitive serait théoriquement possible, mais en pratique, cela poserait des problèmes d'appariage des 3 condensateurs ballast, qui ne sont jamais de précision pour les classes X, et de surcroit s'usent avec le temps.
Le millivoltmètre pourrait très bien être un multimètre en gamme 200mV: on pourrait aussi mettre 4 modules séparés pour n'avoir pas à commuter, c'est au choix.
L'alim n'est nécessaire que pour le calculateur de globalité, il serait possible de l'éliminer en se contentant des 3 valeurs (les résistances doivent rester, elles sont incluses dans les calculs).

[Tropique]

PS

Ce circuit est donné pour ce qu'il vaut, il n'a pas été réalisé ou testé, et ne doit être entrepris que par des personnes en comprenant le fonctionnement et les risques.
L'ensemble du circuit est relié au réseau et peut causer des chocs électriques si on tente de faire des mesures sous tensions.

A vos risques et périls.....

[YBaCuO]

Bonsoir,

Le déséquilibre de 5% indiqué par Leroy Somer a une signification précise.

Il les résultats de cet indicateur ne peuvent pas être interprétés strictement comme une mesure du déséquilibre.

Le taux de déséquilibre inverse (resp. homopolaire) est le rapport de la composante inverse (resp. homopolaire) sur la composante directe. Le système de tension triphasé étant décomposé suivant les composantes symétriques de Fortescue.

Physiquement la composante inverse correspond à un champ tournant en sens inverse.

Une approximation du taux de déséquilibre inverse s'obtient suivant cette formule:


Si par exemple une tension est 15% inférieure aux autres et que les 3 tensions sont déphasées de 120°, le déséquilibre est de l'ordre de 5%. Si les déphasages sont différents de 120° , ce taux est plus élevé.
On recherche généralement un déséquilibre inférieur à 2%.

[BOB92]

Bonsoir Tropique

Je ne m'attendais pas à une étude autant détaillée , un simple schéma fonctionnel aurait pu suffir dans un premier temps.

A priori, je n'ai pas le Neutre , car il s'agit bien d'un réseau triphasé destiné à alimenter des moteurs , et je ne veux pas me compliquer la vie si certains ont des variateur ... ils se débrouillent du réseau ..

Hier soi, j'ai cogité mon idée de solutuion simpliste , qui, je voie est basée sur le même principe ...mais n'ai pas de mesure globale comme ici.
J'ai la mesure de chaque phase / Valeur moyenne , et je dois sélecter la plus forte .....
Je peux m'arranger a avoir un facteur d'échelle pour une lecture directe des %.

Comme je n'ai pas le Neutre, j'avais pris comme hypothèse , ret celà m'arrange bien, d'isoler chaue phase par un transfo . C'est bien plus sécurisant au niveau mesure (on peut mettre le Commun à la terre )

Je le joints ici, pour commentaire
Je pense qu'il doit donner les mêmes résultats , car sur le même principe (Ps : il faut que je rajoute 3 capas de filtre sur les sorties redressées ).

Celà me permettrai de faire cette 1ere bidouille avant ton montage plus élaboré qui fait bien la synthèse , ce qui est bien mon objectif final.

Merci encore
Cordialement

[BOB92]

Bonsoir YBaCuO

Merci d'être intervenu sur ce point que tu sembles bien connaître .

Les composantes symétriques de Fortescue, j'ai appris et utilisé , .. mais comme je n'ai jamais pratiqué celà depuis, j'ai oublié ...

Mais, puisque tu cites LS, le document de LS dispojnible en ligne, sur les moteurs AS, donne bien la formule avec la valeur moyenne ,
ce qui j'en conviens est plus palpable par tout un chacun, et certainement assez proche pour de faibles valeurs de déséquilibre.

Je comprends trés bien le déclassement en puissance, lié aux sur-échauffements , ce qui se traduit par un Cnominal à réduire d'autant.

Mais quid de la caractéristique couple, car c'est elle qui est intéressante ( Cmax en particulier ) pour accepter une surcharge passagère et donner la stabilité de la machine en fonction de la charge ...
Sais-tu comment elle pourrait se représenter, par exemple pour un taux de déséquilibre de 5 % ( en particulier le positionnement de Cmax en module et en glissement associé ? ) , car là-dessus, je n'ai jamais rien trouvé .... hors c'est ce qui intéresse l'utilisateur ..

Je joints le passage concerné relevé sur le document, page 57
http://www.leroy-somer.com/documenta...f/3676f_fr.pdf

A titre indicatif, je joints un relevé de tension de mon réseau effectué sur une charge résistive équilibrée : 375 , 435 , 355 V ... c'est pas formidable pour alimenter un moteur ....

Cordialement

[BOB92]

Bonjour YBaCuO

Juste une petite constatation :
Avec mon exemple relevé de 375, 435, 355 V, j'ai calculé le déséquilibre par les 2 méthodes :
- celle donnée par LS , et je trouve pour chaque phase -3,43 , 12,02 et -8,58 % , et dont je retiens 12,02 %

- Par la formule que tu as citée, je trouve 12,3 %

Dans le cadre de mes besoins ( < 15 %) à ramener vers 2 à 3%, les
résultats sont exactement les mêmes , et la méthode de LS bien plus simple à calculer ...

Cordialement

[BOB92]

RE YBaCuo

et un point que je n'ai pas compris , dans ton exemple :
"""Si par exemple une tension est 15% inférieure aux autres et que les 3 tensions sont déphasées de 120°, le déséquilibre est de l'ordre de 5%"""

Comment peut-on avoir 3 tensions déphasées de 120° et l'une d'elle inférieure de 15 % aux autres ????

En Triphasé, un déséqilibre en tension se traduit obligatoirement par un déséquilibre en déphasage .... Le simple tracé du triangle à partir des 3 mesures de tension le montre ..

Cordialement

[YBaCuO]

La formule de LS est acceptable, c'est une formule simplifiée donnée par la norme cité.
Celle que j'avais cité provient d'une autre norme utilisée dans le domaine de la CEM.

Quant aux effets du déséquilibre sur le couple, celui-ci est diminué et un couple oscillatoire apparait. Je ne connais pas les valeurs.
Il faut comprendre que la composante inverse créé dans le moteur un champ magnétique tournant en sens inverse qui freine le rotor.

Quant à mon exemple, je raisonnais sur des tensions simples, effectivement avec des tensions composées cela n'a plus rien à voir.
Finalement la formule de LS est satisfaisant à condition de travailler avec des tensions composées.

Pour les remèdes, il faut répartir au mieux les charges monophasées entre les trois phases.