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RELAIS A RETOUR DE COURANT ET A RETOUR DE PUISSANCE
POUR COURENT CONTINU ET ALTERNATIF
On connaît déjà un dispositif de relais à retour de courant (pour courant continu) et à retour de puissance (pour courant alternatif), caractérisé par un circuit magnétique comportant trois branches et agissant sur un noyau mobile.
Deux bobinages, l'un parcouru par le courant principal (enroulement "intensité"), l'autre en dérivation sur.le circuit d'utilisation (enroulement "tension") sont disposés sur les trois branches du circuit magnétique, d'une façon telle que les flux qu'ils produisent se combinent de manière à provoquer la rotation d'un noyau mobile, en cas de retour de courant ou de puissance.
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Un dispositif réalisé sous cett forme présente
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l'inconvénient de limiter pratiquement le courant ad.nissi'le dans le bobinage "intensité" à une valeur assez faible. Lorsque le courant traversantle circuit principal est importante on se trouve dans l'obligation d'utiliser un dispositif réducteur d'intensité (shunt ou transformateur).
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De plus, un tel 1'el",1s, enplihyé en courant alterna- tif, peut donner lieu à un défaut de fonctionnenent connu sous le nom de "déclenchement intempestif après court-circuit" et dû à l'hystérésis présenté par les tôles d'acier dont sont cons-
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titués, dans la pratique, les circuits 71[Jr;D/ti(ou(;; -relais. En effet,les relais généralement connus sont agencés
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du façon telle que le flux produit dsns la branche du circuit magnétique oui aiit sur le noyau !,oéile, est lé. résultmte de deux composantes dues, l'une à 1 '<anr,c;vl<,ini#ni. ''in ensilé ", l'au- tre à l'enroulement "tension".
En fonctionnement normal) ces deux flux sont opposés et le noyau reste immobile. En cas de retour de puissance, le
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flux "intensité" s'inverse et s'ajoute au flux "tension". Le noya.u est attiré.
Ce mode de fonctÜ'l"tne "ent peut se trouver perturbé dans le cas ou une forte surintensité se '1éDlfE.:,-;te :ïâlïS le circuit d'utilisation. Supposons que cette si-iriiiteniit vienne à cesser brusquement ( par le jeu d'un dispositif de protection quelconque, en série sur le circuit considère); selon le moment
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précis 01\ se produi cette coupure, l'inoucti-or. dr.ns le circuit gn c peut 2t!,cindrE. un''' valeur consi(1/'(';'blc!.
Par r s11i Ü: de phénonenes magnétiques et électromagnéti- ques, on constate que cette induction, au lieu de s'annuler 'brusquement, en même temps que le courant, décroît progressivement. Le flux µ correspondant varie donc comme il est indiqué sur la première courbe de la figure I.
Par contre, aussitôt après l'instant to de la fin du court-circuit, la tension reprend sa valeur primitive; l'enrou-;' . @
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lement correspondant donne alors naissance à un flux @ d'allure sinusoïdale. L'examen comparatif des deux courbes montre que, si les deux flux $ et # sont bien de sens opposés, aux instants tI et t3 par exemple, ils seront de même sens à l'instant t2. Le relais déclenchera.
En d'autres termes, et pour résumer ce qui précède, il est impossible de garantir le non-fonctionnement du relais à la fin d'un court-circuit, du fait que le flux dans le circuit magnétique est alors la somme de deux composantes, l'une sensiblement sinusoïdale, # (flux "tension"), l'autre continue, 16 (flux provoqué par le courant qui a traversé l'enroulement "intensité" immédiatement auparavant).
Le but de la présente invention est d'éviter les inconvénients signalés plus haut.
Un dispositif selon l'invention, permettant d'alimen- ter le relais directement par le courant principal, peut être constitué essentiellement par un circuit magnétique caractérisé par le fait que les deux branches portant les enroulements "tension" (et agissant sur les extrémités du noyau .mobile) sont opposées à la. branche centrale; de la sorte, le circuit magnéti- que constitue une boucle qui peut être traversée, une ou plusieurs fois, par un conducteur parcouru par le courant principal
La fig. 2 du dessin annexé montre un exemple de réalisation de ce dispositif.
Le circuit magnétique I en forcie de boucle se termine d'un côté par les branches 2 et 2 (portant les bobinages ¯4 et 1 alimentés en dérivation sur le circuit principal d'utilisation représenté par les conducteurs 6¯ et 7) et de l'autre, par la branche 8 placée en regard de la partie centrale du noyau mobile 9. Un ressort 10 sollicite le dit noyau, tandis qu'une butée réglable II l'immobilise.
L'appareil étant alimenté en courant continu, par exemple, on aura., pour une disposition convenable des enroulements, une répartition des flux semblable à celle représentée
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fie. 3 à savoir : dans la brancbe p : '- - q dans la branche centràle 8 : . É dans la branche 3¯ : ' 4- 1 et Q sont respectivement les flux ,,intensité" et "tension", tels que définis plus haut.
Il s'ensuit que l'action de la branche 3 est prépon dérante. Le noyau 9 est attiré dans le sens de la flèche, mais est retenu par la butée II.
Si maintenant, le sens du courant s'inverse dans le conducteur 6, le flux résultant dans le circuit magnétique I chance également de sens et la répartition des flux devient celle indiquée fig. 4, soit :
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dans la brancher : IL + cf 2 dans la 'nE- nche 8 : - E dans la. branche 2 : -1 L - q 1
Cette fois le noyau 2. sera entraîne du côté de la branche 2. Si le déséquilibre est tel que le couple exercé peut vaincre la tension du ressort 10, le relais fonctionnera. Un système de liaison, mécanique ou électrique, non figuré au dessin, assure alors le déclenchement du disjoncteur de protection du circuit d'utilisation.
En règlant simultanément le ressort 10 et la butée II on peut faire varier, dans certaines limites., les caractéristiques de fonctionnement de l'appareil.
Le mécanisme de fonctionnement de l'appareil en courant alternatif, peut s'expliquer de la même façon. Il suffit de considérer les valeurs instantanées des facteurs "tension" et "intensité". On voit ainsi que le sens du couple moteur ne dépend pas des amplitudes de ces facteurs, mais uniquement du si- ,ne de leurs produits, c'est-à-dire du signe de la puissance elle-même.
Le dispositif, selon l'invention, destiné à éviter le fonctionnement intempestif sur fin de court-circuit, peut être réalisé en. insérant sur le circuit magnétique d'un relais
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de la forme généralement connuë, un volet dit "de court-cir- cuit". Ce volet porte un confact qui, lorsqu'une surintensité se manifeste dans le circuit d'utilisation, vient couper l'enroulement "tension". Un contact auxiliaire, actionne par le noyau mobile, shunte le contact précédent dès qu'un retour de courant (ou de puissance) se manifeste, de façon à garantir., en toutes circonstances, le fonctionnement normal du relais.
Une réalisation de ce principe se trouve représentée à la fig. 5.
Le circuit magnétique présente 3 branches 2, 12 et 3, portant les enroulements "tension" 4 et 3 et l'enroulement "intensité 13. Le volet de court-circuit 14 est inséré sur l'une des branches 3 et porte une palette 15, rappelée par un ressort 16 et qui vient fermer un contact 17.
Le noyau mobile 2. est disposé en face des trois branches du circuit magnétique. Il est maintenu dans sa position d'équilibre par un ressort 10 et une butée réglable II. Un deuxième contact 18, en dérivation sur le conta.ct 17 est, pour la position normale du noyau 9, maintenu ouvert par le doigt 19 solidaire de ce dernier.
Supposons que le circuit d'utilisation (représenté par les conducteurs , et 7) soit parcouru par le courant alternatif' et que la disposition des enroulements soit telle qu'en fonctionnement normal, le noyau aoit attiré par la 'branche 3.
Si un court-circuit se manifeste dans le circuit principal, le flux va augmenter dans l'ensemble du circuit ma- gnétique. Le volet va pivoter dans le sens de la flèche. Le contact 17 s'ouvre et l'enroulement 'tension' est mis hors service. Il ne subsiste plus dans le circuit magnétique, que le flux produit par l'enroulement "intensité" 13 qui, se répartissant symétriquement dans le noyau 9. ne peut exercer aucun couple sur celui-ci. Le déclenchement intempestif à fin de courtcircuit, décrit plus haut, ne pourra donc pas de manifester.
Par contre, si un retour de puissance se produit, l'action de le. branche 2 devient prépondérante .(pour les raisons
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exposées précédemment) et le noyau mobile 2. va tourner dans le sens,de la flèche. Le doigt 19 libère le contect 18 qui se ferme,, shuntant le contact 17.
A partir de ce moment, l'ouverture de ce dernier contact aucun n'a plus effet. Par conséquent, même si du fait du retour de puissance dans le circuit principal, l'intensité y atteint une valeur élevée (par suite d'un retard propre au dispositif de pro- tection commandé par le relais, par exemple) le fonctionnement du volet 14 qui s'ensuivrait ne pourrait ramener le noyau 9 à sa position première.
La fig. 6 représente un dispositif de relais à retour de puissance, utilisant la combinaison des deux perfectionnements exposés précédemment. Cette combinaison constitue évidemment la forme la plus perfectionnée de l'invention.
Le circuit magnétique I comporte les branches 2 et (agissant aux extrémités du noyau mobile 9) et la {,ranche !2. placée en regard de la partie centrale du dit noyau.
Les enroulements "tension" et µ, placés respectivement sur les branches et 3, sont alimentés en dérivation sur le cir- cuit d'utilisation représenté par les coiiducteurs 6 et 7, dont l'un ±, passe de l'intérieur de la boucle formée par le circuit magnétique I.
Le volet de "court-circiiit" 14, inséré sur le dit cir- cuit magnétique, est rappelé par un ressort 16. il porte une pa- lette 15 fermant le contact 17 en série avec l'enroulement "ten- sion". Un contact auxiliaire 18 (en dérivption sur le précédent) est maintenu ouvert dans la position de repos du relais, par un doigt 19 solidaire du noyau 9.
Le fonctionnement du dispositif est semblable à ceux précédemment décrits. Lorsque le circuit d'utilisation est parcou- ru par un courant alternatif un flux prend naissance dans le cir- cuit magnétique I et se répartit entre lesdeux branches du noyau 9.
B'autre part, un second flux est créé par les enroule- ments. et 5 dont la disposition est telle que, pour un signe con-
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venable de la puissance, le noyau 2. est attiré par la('branche (et, du fait de l'existence de la butée II, reste immobile). Lors. que la puissance change de signe et atteint une valeur déterminée., le noyau 9 pivote dans le sens indiqué par la flèche.
Si, au lieu d'un retour de puissance, le circuit d'utilisation est le siège d'une surintensité importa.nte, le volet 14 pivote et le contact 17 -primitivement fermé par la palette 15s'onvre; les enroulements .4 et 5 sont mis hors-circuit et le déclenchement intempestif relaté plus haut, ne peut se produire.
Par contre, si préalablement à cette surintensité, un retour de puissance s'est manifesté, le noyau mobile 2. a pivoté et le doigt 19 a libéré le conte.et 18 qui shunte le contact 17.
Il en résulte que tout fonctionnement ultérieur du volet 14 ne saurait alors, avoir de conséquence.