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"Dispositif et disposition pour signalisation sur réseau".
Tour réaliser sur les réseaux la signalisation, la commande à distance, etc., on emploie soit des courants électri- ques émis sur les lignes destinées à la transmission de puis- sanoe,soit des courants émis sur des lignes pilotes disposées parallèlement aux lignes de transmission.
On utilise alors,de préférence, des courants alternatifs et, récemment,en particulier,des courants à haute fréquence pour effectuer ces signalisations.
La présente invention concerne une disposition nouvelle destinée à la signalisation, à la commande à distance, et d'autres opérations semblables au moyen de courant alternatif.
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Elle se rapporte spécialement aux cas ou la tension ou l'intensité utilisée pour la signalisation, a la même fréquence que le courant*principal.
Ce qui caractérise essentiellement l'invention est le fait que la tension de signalisation est décalée d'un certain angle par rapport à la tension du réseau,ce qui revient à dire qu'elle comporte une composante perpendiculaire à la tension du réseau.
Cette tension de signalisation est soumise à une modulation selon une fréquence déterminée.
Conformément à l'invention, les organes récepteurs sont prévus de façon à ae qu'ils réagissent pour cette fréquence de modulation. La fréquence de modulation de la tension de signalisation n'est pas nécessairement modulée à une seule fréquence, elle peut être effectivement modulée simultanément selon, deux fréquences ou davantage.
L'invention comporte en plus différentes dispositions pour produire la tension modulée de signalisation ainsi que les organes nécessaires pour sa transmission au réseau et pour la détection.
Etant donné que la tension superposée comporte une composante perpendiculaire à la tension du réseau, les modulations de la tension de signalisation superposée représentent une va- riation de la fréquence de la tension résultante du réseau;cette modulation a la même fréquence que la tension modulée superposée.
Un avantage essentiel de la présente invention résida dans le fait que l'influence des modulations sur la valeur moyenne effective de la tension résultante peut être infime et d'autant plue faible que l'angle de phase entre la tension superposée et la tension du réseau est grand .Cet angle de phase
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doit âtre 90 et 270 ; ceci est particulièrement important lorsque l'on emploie une fréquence de modulation faible, car on empêche,de ce fait, les lampes branchées sur le réseau de sointiller.
L'avantage fondamental est que les relais réoep teurs peuvent être extrêmement .simples et cependant une sécurité de marche total, ce qui permet d'employer le système pour toutes applications où les systèmes précédemment connus n'ont pu être utilisés, étant donné que ces systèmes impliquaient des appareils récepteurs de construction complexe et onéreuse.
Du fait que les appareils récepteurs sont disposés de fa- çon à agir pour la fréquence de modulation, on obtient une réception sélective des signaux, c'est-à-dire que seuls des re- lais qui sont accordés pour la fréquence de modulation réagis- sent lors d'une émission. Ceci n'est pas le cas pour certains systèmesqui sont basés sur l'envoi de courants alternatifs modulés et où les organes de réception sont accordés en résonan- ce avec les fréquences des deux composantes à amplitude constan- te qui forment ensemble le courant modulé.
Un courant alternatif modulé peut, en effet, être considéré comme formé de la superposition de deux courants alternatifs simples à amplitude constante,dont l'un a une fréquence égale à la différence de fréquence du courant modulé de la fréquenoe de modulation, et l'autre a une fréquence égale à la somme de la fréquence du courant modulé et de la fréquence de modulation.
A chaque fréquence de modulation correspondent ainsi deux courants alternatifs constants de fréquences inégales et,pour un signal à une fréquence de modulation déterminée, les relais accordés pour ces deux fréquences réagissent.
Conformément à la présente invention, les organes de récep- tion ne sont pas accordés aux fréquences mentionnées ci-dessus mais comportent, au contraire, des organes qui sont accordes pour résonance mécanique avec la fréquence de modulation. Il en
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résulte que, dans un certain intervalle de fréquences, il est possible (l'émettre un nombre de signaux différents égal au double de ce qui aurait été possible en baisant la réception sur une résonance électrique avec les fréquences de différentes tensions sinusoïdales du réseau.
Si la tension de signalisation a le même nombre de phases que la tension du réseau, on en retire l'avantage que les signaux ne peuvent troubler les communications téléphoniques et d'autres lignes à courants faibles à proximité du réseau.
Les plans ci-joints montrent, suivant figures 1 et 2, deux positions différentespour l'émission des signaux d'aprèsce système, la figure 3 est un diagramme vectoriel ,qui montre la position relative des vecteurs représentant la tension du réseau et la tension de signalisation. La figure 4 montre la tension résultante du réseau dans le cas où la fréquence de modulation est inférieure à celle du réseau et la figure 5 montre la ten, sion résultante dans le cas où la fréquence de modulation est supérieure à celle du réseau.
Les figures 6 et 7 montrent schématiquement deux réalisations pour le relais récepteur, la figure 8 est un diagramme vectoriel des courants dans les bobines du relais et la figure 9 est un ensemble de courbes sinusoïdales qui montrent la relation entre le flux et le courant du relais. La figure 10 teprésente finalement l'effort moteur agissant sur la bobine mobile du relais.
Dans la figure 1, (1) représente le réseau et 2 une machine synchrone ou un transformateur branché sur ce réseau et sur le point neutre duquel se trouve monté un autre transformateur 3.
Le primaire 4 de ce transformateur de point neutre peut être court-circuité au moyen d'un interrupteur 5, pendant les périodes où la Signalisation n'a pas lieu. L'autre enroulement 6 du transformateur est branohé sur le stator 7 d'un alternateur 8,
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qui est démarré au moyen d'un moteur électrique 9, moteur supposé à courant continu dans le cas présent,
L'enroulement d'excitation 10 de la machine 8 est branché en série avec la dynamo 11, qui a pour but de compenser la réac- tion d'induit de la machine 8, ainsi que deux générateurs da courant alternatif spéciaux 12 et 13 qui ont pour but de pro- duire la modulation voulue. Dans le cas où la tension est modulée par une seule fréquence, il va de soi qu'une seule de ces machines est nécessaire.
Le diagramme se rapporte d'ail- leurs à la modulation au moyen d'une seule machine. Les géné- rateur 12 ou 13 comportent un induit à courant continu mobile dans un inducteur feuilleté excité par l'enroulement 14 (et 15 respectivement). Ces enroulements d'excitation sont connectés en série avec les condensateurs 16 et 17 respectivement.
Lorsque les machines 12 - 13 ne fonctionnent pas, les interrupteurs 18 et 19 restent ouverts et les condensateurs sont 16 et 17 /ainsi maintenus chargée sur les résistances 20 et 21 par la source à courant continu qui alimente le moteur 9.
Lorsque l' on ferme les interrupteurs 18 et 19, on obtient une décharge des condensateurs 16 et 17,par l'intermédiaire des enroulements d'excitation 14 et 15 et ce courant continue à osciller dans les enroulements d'excitation à une fréquence déterminée par la capacité descondensateurset l'impédance des enroulements d'excitation.
Ce courant engendre dans les induits 12 et 13 respective- ment des tensions alternatives à une fréquence égale à celle des pulsations du courant dans les enroulements 14 et 15; ces tensions produisent un courant oscillant dans les enroulements d'excitation 10 de la machine 8 et la tension ainsi engendrée dans l'enroulement 7 se transmet à la génératrice 2 par l'in- termédiaire du transformateur 3.
La machine à courant continu 11 sert uniquement à produire
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un courant continu constant représentant la réaction d'induit des enroulements 7. De ce fait, on évite de saturer l'enroule- ment de champ 10 de la machine 8 par le courant traversant la génératrice 2, le transformateur 3 et les enroulements 7.
Dans la disposition représentée par la figure 2, 22 repré- sente une machine d'un autre type pour produire les tensions de signalisation; cette machine comporte un stator à courant alter- natif 23 et un rotor bobiné comme une machine à courant continu 24. Cette machine est alimentée ,d'une part,par unedynamo 25 à et courant continu constant/, d'autre part, par le courant alterna.. tif doublement modulé des génératrices de courant alternatif 26 et 27 , qui sont d'ailleurs du même type que celles décrites ci- dessus (figure 1). Les tensions des génératrices 26 et 27 ali- deux mentent l'induit 24 en ±/points perpendiculaires à Baux sur les- quels la génératrice 25 est branchée.
La machine 22 est lancée jusqu'à la vitesse synchrone au moyen du moteur 28.
Dans la figure 3, le vecteur 30 représente une des tensions et normalement existantes sur le réseau/31 @ le courant carres-' pondant à cette tension.
32 représente la tension correspondant à la réaction d'in- duit de la machine 8,et 33 une tension produite dans la machine 8 au moyen du courant continu provenant de la dynamo 11.
Sur cette dernière tension sont superposées l'une des ten- sions variables ou les deux à la fois provenant des génératrices 12 et 13; une de ces tensions est représentée au diagramme par le vecteur 34, la tension résultante du réseau est représentée par le vecteur 35 et le vecteur 36 correspond à la puissance active prise du réseau 1. En faisant varier la grandeur de ce vecteur par une charge plus ou moins grande de la machine 8, au moyen de la maohine 9, il est possible de faire tourner les
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au vecteur 30. Cette opération n'est cependant pas nécessaire dansdes cas normaux.
Il ressort en plus du diagramme 3 qu'une modification de la grandeur du vecteur 34 provoque une modification de les l'angle de phase entre/vecteurs 30 et 35. Si la modification du vecteur 34 se fait périodiquement et si le veoteur 30 a une vitesse angulaire constante,ceci correspond,bien entendu, à une vitesse angulaire variable du vecteur 35.
La mise en évidence de cette modification de la vitesse angulaire ressort de la figure 4, qui montre l'allure de varia- tions de la tension de signalisation si celle-ci est modulée selon un sinusoïde simple.
La courbe 37 représente la tension alternative du réseau quand le vecteur 34 est nul.
La courbe 38a montre la variation de la tension résultante (correspondant au vecteur 35) dans le cas où le vecteur 34 varie entre ces limites extrêmes selon un sinusoïde et à une faible fréquence.
Il en résulte que la tension 38a se trouve tantôt décalée en avant, tantôt décalée en arrière de la tension 37 au point de vue phase.
La courbe 38b montre la variation de la tension superposée.
Le diagramme 5 montre l'allure de la oourbe quand la fré- quence de modulation est plus élevée que celle du réseau. Dans cette figure, 37 représente la tension du réseau lorsqu'aucune tension de signalisation n'est émise, 38 représente la tension résultante du réseau en cas de signalisation, 39 représente le flux d'un électro-aimant sur lequel agit la tension du réseau et 40 indique la modulation de la tension de signalisation, la courbe 41 montre l'effort moteur agissant sur une bobine se trouvant dans le flux 39 et parcouruepar un courant provoqué par la tension 40.
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Une telle bobine est par exemple celle du relais 44 représenté dans le relais de réception(ci,après figure 6)et la courbe 42a montre la variation d'amplitude de la tension de signalisation modulée 40, tandis que la courbe 42b montre la variation, d' amplitude de l'effort moteur 41.
La courbe 42a varie entre une valeur positive et une valeur négative,ce qui signifie au point de vue physique que la tension 40 change de phase dans les points A et B, L'amplitude de la courbe de l'effort moteur 41 varie entre 0 et une valeur maximum et conserve tout le temps la morne phase.
Dans la figure 6 est représenté un relais destiné à recevoir les impulsions. Il comporte un électro-aimant 43 avec bobine 44,cette bobine étant oouplée en parallèle avec un condensateur 60 d'une capacité telle que la résonance est obtenue par la fréquence du réseau.
La bobine 44 se trouve également en série avec une bobine mobile 45 branohée sur le réseau.
La bobine 45 est fixée de façon rigide sur une baguette 46 suspendue à sa partie supérieure au moyen d'un ressort plat 47.
La baguette 46 porte à sa partie supérieure une traverse 56 à laquelle se trouvent fixées, au moyen de ressorts 50 et 51, les masselottes de résonance 48 et 49,
Les masselottes sont munies de contacts 54 - 55 , 57 et 58 respectivement; entre ces contacts sont placés des lames élastiques plates 52 et 53.
Ces lames sont munies à leur partie inférieure d'autres contacts qui viennent porter sur @eux fixésaux masselottes de résonance.
Pour la suppression des oscillationsde la bobine ayant une fréquence égale au double de la fréquence de la tension du réseau, une masse est fixée à la baguette mobile au moyen d'un
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rapport à l'autre pour que le système' ait une fréquence propre égale au double de la fréquence de la tension de signalisation utilisée,,
La figure 8 montre le fonctionnement du relais.
Dans cette figure, le vecteur 61 représente la tension appliquée au relais,cette tension donne naissance à un courant dans les bobines du relais.
Le vecteur 62 représente le courant qui traverse la bobine 44 et qui est sensiblement perpendiculaire à la tension 61 et le vecteur 64 représente le courant traversant la condensateur 60.
Le courant 62 donne naissance à un flux 63 dans l'électroaimant 43; dans ce flux se déplace d'ailleurs la bobine mobile 45.
Le courant 64 est pratiquement opposé au oourant 62 et la résultante de ces deux courants est celle marquée par le. chiffre 65, qui traverse la bobine mobile 45.
Lors d'une variation de la fréquence de la tension 61 (une variation de la vitesse angulaire de ce vecteur), on modi fie la grandeur des intensités 62 et 64; une augmentation de la fréquence provoque une diminution du courant 62 et une augmentation du courant 64 ; une diminution de la fréquence ou une diminution de la vitesse angulaire du vecteur 61 provoque une modification contraire des courants 62 et 64.
Cette modification de l'amplitude des courants provoque une variation de la grandeur et une variation du décalage du courant résultant 65 dans la bobine 45. Il est facile de démontrer que seule la composante du courant 65 se trouvant en phase avec le champ 63 donne lieu à un effort d'attraction sur la bobine 45, qui varie avec la fréquence de modulation de la tension de signalisation superposée.
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La composante, du courant 65 en phase avec la tension 61 donne naissance à une force d'attraction sur la bobine 45, qui varie avec une fréquence égale au doubla de la fréquence du réseau et dont la valeur moyenne est égale à zéro.
Dans la figure 9 le vecteur 61 représente la tension imposée aux relais.
63 est le fiux de 1'électro-aimant 43 et 65,le courant résultant traversant la bobina 45.
L'effort d'attraction de la bobine 45 est égal au produit du courant 65 et du champ 63 et ressort de la courbe 66,figure 10. On voit ainsi que l'effort d'attraction de l'aimant varie d'une valeur positive maximum à une valeur négative correspon- dante.
Si la fréquence de ces variations dans l'effort d'attraction correspondant avec la fréquence de résonance d'une des masselottes accordées 48 ou 49, la masselotte correspondante, par exemple 48, entre en oscillation, de telle sorte que la lame 52 touche les contacts 54 et 55. Cette fermeture intermittente des contacts peut ensuite être utilisée de façon connue pour la fermeture d'un relais intermédiaire,qui, à son tour, peut fermer les circuits électriques à différents usages.
La figure 7 montre une autre façon de brancher les relais.
La condensateur 60 et la bobine 44 se trouvent également ici en parallèle et reliés au réseau, tandis que la bobine 45 est branchée au réseau par l'intermédiaire du transformateur d'intensité 67.
On a introduit un circuit accordé en parallèle avec la bobine 45, ce circuit ayant pour but de supprimer ou d'affaiblir dans toute la mesure du possible le courant de la bobine 45 ayant la même fréquence que le réseau, tandis que le oourant représentant la tension de signalisation superposée,ne peut pas
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tra-verser ce circuit de résonance,mais passe direotement par la bobine 45.
Le fonctionnement est alors le même que pour le relais, figure 6 ci-dessus.
Au lieu de munir le relais d'organes spéciaux accordes en résonance méoanique avec la fréquence de modulation, il est préférable parfois, lorsque l'on emploi une seule fréquence de modulation,d'accorder l'organe lui-même en résonance avec la fréquence de modulation.
'REVENDICATIONS.
1...Dispositif de signalisation, commande à distança,etc. sur réseau à courant alternatif, au moyen d'une tension altèr.. native superposée à la tension normale du réseau et ayant la même fréquence que la tension du réseau,caractérisé par le fait que la tension alternative superposée modulée est décalée en phase par rapport à la tension du réseau.