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Dispositif de protection contre les tensions de contact dangereuses, notamment dans les installations des exploi- tations minières.
Dans les installations électriques, notamment les installations d'extraction, d'éclairage et analogues des exploitations minières, protégées par des conducteurs de
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terre, il est absolument indispensable, pour éviter les accidents, de dépister immédiatement les ruptures des conducteurs de terre qui peuvent quelquefois se produire par suite des déplacements souvent nécessaires et des détériorations qui en résultent pour les conducteurs, et de mettre l'installation hors service, pour supprimer le défaut. Pour obtenir une protection véritablement efficace, il faut veiller à ce que la mise de l'installation hors service s'effectue automatiquement lorsqu'il y a danger.
Le montage de protection qui fait l'objet de la présente invention sert à résoudre ce problème.
D'après la présente invention, on produit à cet effet, dans la ligne à surveiller et à protéger, de faibles courants auxiliaires, qu'on fait dériver de préférence du courant d'exploitation, ou qu'on superpose à ce dernier, ces courants qui partent des deux extrémités de la. ligne d'exploitation restant sans effet lorsque l'installation est en bon ordre, tandis qu'en cas de perturbations par suite d'une rupture d'un conducteur de terre ou d'une mise à la terre, ils coupent l'alimentation, en même temps qu'ils indiquent le cas échéant les distances du défaut, ou qu'ils déclenchent des signaux d'avertissement, avant que se produisent des tensions dont le contact pourrait être dangereux pour le personnel occupé dans l'exploitation.
Dans les installations alimentées en courant alternatif, les courants auxiliaires de ce genre qui conviennent sont constitués notamment par des courants continus pulsatoires, qu'on peut engendrer par des valves électriques insérées dans la ligne à protéger ( c'est-à-dire par des redresseurs, notamment des redresseurs secs), et
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qu'on fait agir sur un transformateur monté en push-pull, sur un relais ou d'autres appareils, à partir desquels se produit ensuite l'excitation des appareils de déclenchement, d'indication ou de signalisation.
Le .dessin représente, à titre d'exemple d'exécution de l'invention, une installation d'é- clairage telle qu'on l'utilise notamment à titre d'éclairage de chantiers dans les veines de faible puissance.
Dans cette installation, on a branché, comme d'ordinaire, sur l'enroulement secondaire du trasnformateur 1 d'alimentation, les conducteurs 2 et 3 de la ligne, lesquels servent à l'alimentation des lampes 4 et dans lesquels sont également insérés des interrupteurs 5 de signalisation, ainsi que des prises de courant 15 pour le branchement d'appareils opératoires et analogues. Comme il s'agit en l'espèce et d'ordinaire de lignes de plusieurs centaines de mètres de longueur, le brin 2 passe tout d'abord, en partant du transformateur, tout le long du chantier à éclairer, puis il revient ensuite au point de départ. Les lampes sont disposées entre cette ligne de retour 2a et le second brin 3, afin que pour toutes les lampes la chute de tension soit la même dans toute l'étendue de ce chantier de grande longueur.
Pour éviter les tensions de contact, toutes les pièces métalliques pouvant être touchées dans les appareils d'éclairage, interrupteurs, dispositifs de prise de courant et autres appareils montés dans l'installation, ainsi que celles des lignes ou canalisations voisines servant à d'autres applications, par exemple les canalisations d'air comprimé, sont branchées sur une ligne de terre 6. Tant que
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cette mise à la terre de protection est efficace, les ouvriers occupés dans le chantier n'ont rien à craindre du courant électrique.
Toutefois, les interruptions ou coupures du conducteur de terre, qui selon ce qui a été dit ci-dessus, peuvent se produire dans les exploitations à régime brutal, exposent les ouvriers à un danger d'autant plus grand que dans les galeries et chantiers étroits ils viennent presque constamment au contact de conducteurs qui peuvent être portés à des tensions dangereuses lorsque la mise à la terre fait défaut. Pour parer à des accidents de ce genre, on a inséré d'après la présente invention, au début des lignes d'exploitation 2 et 3 et à leur extrémité, des redresseurs 7,8 et 9 en parallèle avec les lampes, et montés par paires de façon que les redresseurs de chaque paire exercent des effets de valve opposés l'un à l'autre.
Des paires 7 et 8 de redresseurs partent des lignes 17 et 18 allant aux extrémités de l'enroulement primaire d'un transformateur 10 en push-pull, au point neutre duquel est branchée une ligne 19 venant de la paire 9 de redresseurs. La ligne 18 est constituée en majeure partie par le conducteur de terre 6. Dans les lignes 17 et 18, on insère d'ailleurs avec avantage des résistances 20 et 21.
L'enroulement secondaire du transformateur 10 en push-pull sert à l'excitation du dispositif de déclenchement du disjoncteur 22 au moyen duquel toute l'installation peut être séparée de la source de courant.
Les redresseurs engendrent dans la ligne de terre des courants continus pulsatoires faibles qui passent dans les moitiés d'enroulement, opposées l'une à
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l'autre, du transformateur 10 monté en push-pull, Tant que l'installation est en bon état de fonctionnement, et que la ligne de terre est donc intacte, ces courants auxiliaires ont même intensité et sont dirigés l'un par rapport à l'autre de telle sorte que leurs effets se compensent dans le transformateur. Mais s'il se produit une rupture du conducteur de terre 6 ou une mise à la terre, le courant auxiliaire augmente ou diminue dans l'une ou l'autre moitié de l'enroulement primaire du transformateur en push-pull.
Cela rompt l'équilibre inductif du transformateur et fait nattre dans son enroulement secondaire une tension alternative qui déclenche le dispositif de coupure du disjoncteur automatique 22. Cela coupe le courant dans toute l'installation et l'on pare au risque que les ouvriers qui se trouvent au voisinage de canalisations non isolées ou qui manipulent des appareils non isolés soient atteints par des tensions dont le contact est dangereux.
Lorsque l'installation est dans son état normal, il passe par exemple du transformateur 1, par le conducteur 2, un courant continu superposé au courant alternatif d'exploitation, ce courant continu se divisant en 23 en deux moitiés pratiquement égales dont l'une passe par le redresseur 8a, la résistance 21, le conducteur de terre 6, la moitié d'enroulement lOb du transformateur 10, le conducteur de retour 19, le redresseur 9b et le conducteur 3, pour revenir au transformateur 1, tandis que la seconde moitié parvient du point 23 par la conducteur 2a, le redresseur 7a, la résistance 20, le conducteur 17, la moitié d'enroulement 10a et le conducteur de retour 19
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et le redresseur 9b ainsi que le conducteur 8 au transformateur 1.
Comme les deux parties du courant continu sont égales, leurs effets se compensent dans le passa.ge par l'enroulement primaire du transformateur en push-pull, de sorte que la bobine secondaire n'est parcourue par aucune tension et reste inactive. S'il se produit alors, par rupture du conducteur de terre 6, par exemple en 6a, une interruption ou une diminution de courant continu partiel qui passe normalement par le conducteur de terre, l'équilibre du transformateur 10 en push-pull est rompu, c'est-à-dire que l'effet du courant continu qui passe dans la bobine 10a prédomine par rapport à l'effet du courant continu partiel, désormais affaibli ou disparu, dans la bobine lOb, ce qui a pour effet d'induire dans l'enroulement secondaire une tension alternative qui fait entrer en action le déclencheur et le dispositif d'indication ou de signalisation.
Lors d'une mise à la terre franche ou partielle par exemple dans la ligne 3, comme l'indique le pointillé, il se produit les conditions suivantes. La résistance de terre shunte le dedresseur 8b et la résistance 21, et le courant continu qui passe dans la moitié d'enroulement 10a du transformateur en push-pull, mourant qui est normalement limité par la résistance 21 à une faible valeur, est renforcé par suite du shuntage, ce qui a pour effet qu'il se produit une perturbation de l'équilibre du transformateur en push-pull et que le dispositif de protection entre en action.
Il s'ajoute à cela que par le shuntage, l'effet de valve du redresseur 8b est supprimé, de sorte que les deux moitiés 10a et lOb de l'enroulement primaire
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du transformateur en push-pull sont parcourues par le courant dans le même sens, c'est-à-dire, l'une des moitiés par un courant continu et l'autre par un courant alternatif qui augmente l'effet du transformateur. On a suppose pour cela qu'il règne à cet instant une tension positive dans la ligne 2. Lorsque la polarité chan- ge, les conditions s'invemsent, mais le résultat final est le même.
Au lieu du transformateur 10 en pushpull, utilisé dans l'exemple qui vient d'être décrit, on peut aussi prévoir un système à résistances en forme de pont, en équilibre tant que l'installation est en bon ordre, mais dont l'équilibre est troublé'en cas de rupture du conducteur de terre ou de mise à la terre, ce qui conduit alors à la mise hors service de l'installation de la manière qui vient d'être décrite.
Comme organes d'entrée en action, on peut d'ailleurs utiliser également des relais à courant continu qui déclenchent lorsqu'on superpose un courant alternatif au courant continu. Pour ce cas, il est avantageux de réduire d'une manière connue par des selfs, des condensateurs ou des résistances les ondulations du cousant continu auxiliaire qui circulent dans l'état de repos.
Il semble superflu de mentionner spécialement qu'un montage de protection de ce type est applicable non seulement à des installations monophasées, mais aussi et de la même manière à des installations triphasées.
L'application de ce dispositif de protection avec les tensions de fonctionnement actuellement en usqge, égales en-général à 220 volts, est en tout cas plus avan-
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tageuse que la réduction de la tension de service à une valeur non dangereuse, de 65 volts environ, qui a également été proposée pour réduire le danger des contacts.
Car, à une tension de fonctionnement aussi faible, il en résulterait, avec des chantiers d'une longueur de 200 à 300 mètres, des courants d'une intensité telle qu'il ne serait pas possible, avec les sections de conducteurs utilisables dans les galeries, de maintenir la chute de tension dans des limites acceptables. D'autre part, l'augmen- tation d'intensité qui en résulte entrainerait un nouveau risque, pouvant avoir des conséquences encore plus graves que la tension de contact qu'on veut combattre, à savoir : la formation de flammes ouvertes ou libres dans les exploitations les plus exposées aux dangers des coups de grisou, par des court-circuits ou des échauffements locaux des conducteurs à tube de caoutchouc branchés sur les appareils, dans le cas d'un conducteur dont la section a été réduite par la rupture d'un conducteur.
REVENDICATIONS.
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