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SYSTEMES INDICATEURS DE DEFAUTS POUR AMPLIFICATEURS OU APPAREILS
ANALOGUES .
La présente invention se rapporte à des systèmes indica- teurs de défauts pour amplificateurs ou appareils analogues et, en particulier, à des dispositions permettant de déceler les irrégula- rités, ou le défaut de fonctionnement d'un ou de plusieurs disposi- tifs faisant partie d'un ensemble alimenté en parallèle par le cou- rant de consommation.
La nécessité d'obtenir le degré maximum de sécurité dans les amplificateurs des systèmes téléphoniques à courant porteur sur câbles est de première importance, à cause de l'usage de systèmes coaxiaux dans lesquels un grand nombre de voies sont concentrées dans une paire coaxiale, leurs signaux étant amplifiés par un ampli- ficateur unique dans les stations de répéteurs.
La tendance de l'établissement des amplificateurs a conduit
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à l'usage de tubes électroniques connectés en parallèle à chaque étage, de sorte que, lorsqu'un tube vient à, faire défaut, la con- tinuité du fonctionnement n'en est pas affectée, bien qu'il puisse se produire une petite variation du gain total. Pour que cette dis- position puisse être employée de façon satisfaisante, il est essen- tiel qu'il soit donné un avertissement quelconque du défaut d'un tube, pour que ledit tube puisse être remplacé par un tube de re- change, au cours de l'entretien.
Un moyen d'y parvenir est d'utiliser les relais d'alarme de plaque, mais l'emploi de ce moyen n'est pas considéré comme désirable, à cause des petites dimensions physiques des amplificateurs, de la nécessité de séparer dans ce cas les ali- mentations de plaque des tubes en parallèle et du grand nombre de relais nécessaires alors dans une station de répéteurs.
L'objet de la présente invention est notamment l'obtention d'un système d'alarme simple permettant de déceler les ruptures de filament, mais l'invention n'est pas limitée uniquement aux cas dans lesquels les dispositifs consommateurs de courant sont des filaments de tubes électroniques, ni à l'emploi de systèmes d'alarmes, mais au contraire, elle est applicable au déclenchement de toutes autres opérations, comme il sera indiqué ci-après. L'invention consiste notamment dans l'utilisation d'un système de transformateurs de courant à noyau équilibré, qui ne nécessite qu'un relais par station, ou par groupe de tubes.
Conformément à un aspect général de l'invention, le sys- tème de détection des irrégularités, ou des défauts de fonctionne- ment d'un certain nombre de dispositifs consommateurs de courant comporte, sur un noyau magnétique, deux enroulements, dont au moins un est parcouru par un courant déterminé par le courant total con- sommé et dont l'autre est alimenté en courant de façon telle que le flux résultant dans le noyau magnétique ait une valeur déterminée; dans les conditions normales de fonctionnement des dispositifs con- sommateurs de courant.
Il est également prévu un enroulement
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tertiaire, bobiné sur le même noyau et des organes sensibles à toutes variations du courant induit dans ledit enroulement tertiaire et fonctionnant, lors de telles variations, pour déclencher une opé- @ 'ration désirée.
Conformément à un autre aspect de l'invention, le système de détection des irrégularités, ou du manque de consommation de cou- rant d'un certain nombre de dispositifs consommateurs de courant com- porte, sur un noyau magnétique, deux enroulements, dont au moins un est parcouru par tout ou partie du courant total consommé, l'autre étant alimenté au moyen d'un courant tel que les ampères-tours des deux enroulements, dans les conditions normales, s'équilibrent. Le dispositif comprend encore un Enroulement tertiaire, bobiné sur le même noyau et des organes susceptibles d'être actionnés par le cou- rant produit dans ledit élément tertiaire lorsqu'il se produit un déséquilibrage des ampères-tours , pour déclencher une opération désirée.
Conformément à un autre. aspect encore de l'invention, le système comporte deux enroulements sur un noyau magnétique, l'un desdits enroulements étant connecté entre les conducteurs amenant auxdits dispositifs le courant total, l'autre enroulement étant alimenté au moyen d'un courant tel que, dans les conditions de fonc- tionnement normal, les ampères-tours des deux enroulements donnent naissance à un flux résultant prédéterminé, dont la valeur peut être nulle. Il est également prévu des organes, comprenant un enroulement tertiaire et sensibles aux variations du flux résultant, lesdits or- ganes fonctionnant pour déclencher une opération désirée, lorsqu'il se produit une variation dudit flux résultant.
Une disposition particulière conformé à certaines carac- téristiques de l'invention comporte un certain nombre de paires d'enroulements, bobinés sur un noyau magnétique commun à tous les enroulements, le courant de chaque dispositif consommateur de cou- rant traversant au moins un enroulement de la paire d'enroulements
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associée dont l'autre enroulement est parcouru par un courant tel que le flux résultant produit dans le noyau magnétique grâce à l'ac- tion de chaque paire d'enroulements soit pratiquement nul. L'en- semble comporte également un enroulement tertiaire bobiné sur le même noyau et des organes, commandés par le courant induit dans le- dit enroulement tertiaire, en vue de déclencher une opération déter- minée quand la consommation de l'un des dispositifs varie, ou s'an- nule.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, en vue de l'obtention d'une indication d'une irrégularité ou d'un défaut de consommation de courant par les filaments de tubes élec- troniques alimentés en parallèle, le système comprend deux enroule- ments sur un noyau magnétique, le courant desdits filaments traver- sant au moins l'un desdits enroulements, l'autre enroulement étant traversé par un courant de direction telle que le flux résultant dans le noyau soit pratiquement nul et un enroulement tertiaire, disposé sur ledit noyau de manière à alimenter l'enroulement exci- tateur d'un système de relais lequel, lorsqu'il fonctionne, déclen- che le fonctionnement d'un dispositif d'alarme.
Selon une variante de l'invention, permettant l'indica- tion de la rupture d'un fusible, les dispositions comportent deux enroulements de tension équilibrés sur un noyau magnétique commun, l'un d'eux connecté entre les conducteurs d'alimentation, d'un côté des fusibles intercalés sur lesdits conducteurs, l'autre enroule- ment étant connecté entre les mêmes conducteurs d'alimentation, de l'autre côté desdits fusibles. Le système comprend également un en- roulement tertiaire, disposé de manière à actionner un relais quand l'équilibre entre lesdits enroulements de tension est détruit, par suite du défaut, ou, dans le cas des systèmes à prise de terre cen- tra,le, du défaut partiel, de l'alimentation de l'un des enroulements de tension quand le fusible est détruit.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip-
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tion suivante et à l'examen des dessins joints qui représentent schématiquement, à titre d'exemples non limitatifs, quelques modes de réalisation de ladite invention, appliqués aux filaments d'un .'certain nombre de tubes amplificateurs, dans une station de répé- teurs, d'un système de communication à câbles coaxiaux, par exemple.
A la figure 1, le transformateur T est un transformateur de chauffage, alimentant le filament, ou l'élément chauffant de six tubes identiques V1 à V6 à travers un transformateur de courant CT .
Les enroulements primaires sont disposés sur le noyau de CT sous forme d'une bobine à prise médiane, les sections d'enroulement a et b étant semblables en ce qui concerne leur direction d'enroulement et leur nombre de spires, mais les courants les traversant dans des sens opposés. Les deux forces magnéto-motrices dues aux ampères-tours égaux, sans les sections a et b, sont égales et opposées, de telle sorte qu'il n'y a pas de force magnéto-motrice résultante dans le noyau et qu'il existe un état d'équilibre. Si l'un des filaments V1 à V6 vient à faire défaut, le courant traversant a ou b est réduit et un flux résultant est produit dans le noyau, proportionnel à la différence des ampères-tours des deux enroulements a et b .
La magnétisation du noyau induit dans l'enroulement C une tension qui actionne un relais P à courant continu et à faible consommation, à travers un petit redresseur en pont W . Le relais P est disposé de manière à fermer en p1 un circuit passant par une paire de fils-pi- lotes AL1, AL2, dans le câble, à faire fonctionner un dispositif d'alarme local, ou à accomplir toute autre fonction désirée.
Comme les répéteurs de câbles coaxiaux disposés dans des stations non pourvues de personnel fonctionnent généralement en cas- cade et que le nombre de fils-pilotes utilisés dans le câble pour les systèmes d'alarme doit être réduit au minimum, on peut utiliser un montage à relais polarisés, pour indiquer lequel des deux répéteurs nécessite une intervention.
A la figure 2, les relais P1. P2. respectivement situés aux
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deux stations S1. S2. ont leurs contacts p11 p21 connectés en série avec les redresseurs de polarisa.tion W1. W2. respectivement, de polarité opposée l'un par rapport à, l'autre. Les deux jeux de con- tacts p11 p21 sont connectés chacun entre deux fils-pilotes K1. K2. du câble, lesdits fils étant connectés, à, la station terminale S, à deux relais polarisés Q1 et Q, en série avec une source de cou- rant alternatif.
Si un défaut se produit en S1, un circuit de redres- seurs à une seule alternance se ferme, pa,r la borne secondaire supé- rieure du transformateur T, la bobine de relais Q1 et les redresseurs W1 et W , Le relais Q1 fonctionne, le relais étant empêché de fonctionner par le redresseur W4, dont la polarité est telle qu'il agit comme organe de blocage et, de même, par W1, quand le sens du courant dans le transformateur T s'inverse. Le fonctionnement du relais P2 cause le fonctionnement de Q2 de façon analogue. Les con- tacts ( non représentés ) des relais Q1, Q2, sont disposés pour déclencher l'actionnement d'un dispositif d'alarme convenable quel- conque. Les condensateurs C1. C2 sont connectés aux bornes des bo- bines des rela,is Q, de manière à maintenir la tension pendant les demi-périodes successives.
Lesdits condensateurs peuvent être rem- placés par des redresseurs, connectés dans des sens tels qu'ils agissent comme organes de blocage quand le redresseur W3 ou W4 en série avec chacun d'eux, est conducteur.
La, figure 3 représente un développement de la figure 1, conformément auquel les bobines primaires du transformateur de cou- rant CT sont subdivisées, pour conserver l'équilibrage du gradient de potentiel sur les filaments ( si ceux-ci sont du type à chauffage direct ) . En cas de rupture d'un filament, chacun des enroulements de CT aura une certaine réactance et, de la sorte, réduira légère- ment la tension de filament. Ainsi, on obtient la réduction de la- dite tension de fila,ment de quantités égales de part et d'autre du point de prise de terre, en subdivisant les enroulements de courant du transformateur d'équilibrage comme représenté à la figure 3 .
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Par un dimensionnement correct, on peut maintenir à une faible valeur les tensions de réactance des enroulements primaires du transformateur CT, puisque la puissance du transformateur nécessaire' 'pour actionner le relais P peut être un peu inférieure à 1/2 watt .
L'effet desdites tensions de réactance peut être réduit au minimum en calculant les bobines primaires ( a et b ) du transformateur CT de manière à ce qu'elles aient une chute de tension due à leur résis- tance, relativement élevée par rapport à la différence de tension de sortie due à la réactance, en cas de défaut. La réactance du trans- formateur principal de filament P peut, si nécessaire, être dimen- sionnée de manière à compenser la chute de tension de chauffage due aux tensions de réactance des bobines primaires du transformateur CT.
Lorsqu'on ne peut obtenir un équilibrage parfait des cou- rants dans les deux groupes V1 à V3 et V4 à V6 des filaments, on in- troduit une résistance de compensation en parallèle avec le groupe qui consomme le moins, comme indiqué en Ri, à la figure 3 .
Si l'amplificateur est équipé au moyen de tubes dont les consommations de chauffage sont différentes, il est nécessaire d'employer, sur le transformateur CT, des enroulements séparés pour les différentes consommations, lesdits enroulements étant disposés de telle manière que les ampères-tours de déséquilibrage, due à une rupture de filament dans un des groupes, soient approximativement égaux, de manière à garantir le fonctionnement correct du relais P .
Un exemple de cette disposition est représenté à la figure 4 .
Selon une autre disposition représentée à la figure 5, pour un répéteur de ligne coaxiale comportant deux amplificateurs dans la direction de A à B et deux autres amplificateurs dans la direction de B à A., un relais commun est utilisé pour indiquer la rupture de l'un des filaments, et, grâce à l'utilisation de transformateurs de courant séparés, CT1 à CT4, pour les différents amplificateurs, l'amplificateur objet du défaut est indiqué au moyen d'une lampe témoin L1 à L4. L'intérêt de cette disposition est d'éliminer tout
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essai local nécessaire pour déterminer duquel des quatre a,mplifica- teurs émane l'indication de défaut. Des résultats analogues pour- raient, bien entendu, être obtenus par l'utilisation d'un plus grand nombre de relais, mais ceci constituerait un inconvénient.
Le sys- tème de la figure 5 peut être disposé de façon telle que cha,que amplificateur soit alimenté par un transforma,teur de chauffage indi- viduel. Ceci est nécessaire dans certains ca,s, quand le répéteur et son appareillage d'alimentation sont réalisés sous forme d'un seul bloc interchangeable. Le transformateur d'entrée est représenté en T et le circuit d'alarme en AL .
Une autre caractéristique susceptible d'être introduite con- formément à un aspect de l'invention est celle d'une alarme spéciale pour le circuit d'alimentation générale, en cas de rupture d'un fusible, indépendamment de l' a,larrae donnée en cas de rupture d'un fusible individuel de filament, dont la rupture actionnerait le dis- positif d'a,larme de rupture de filament à la, manière normale. Ladite caractéristique est représentée à, la figure 6 et elle comporte deux enroulement de tension équilibrés a, et b sur le transformateur PT, connectés l'un d'un côté des fusibles principaux F1. F2. et l'autre, de l'autre côté desdits fusibles. Des résistances série R1 à R4 sont introduites, pour diminuer les ampères-tours de déséquilibrage jus- qu'à une valeur convenable.
Un transformateur de tension séparé peut être utilisé dans ce but, auquel ca,s le relais P peut être remplacé par un petit contacteur mettant en circuit sur le câble un amplifi- cateur de rechange, ou aux bornes de la ligne une charge artificielle pour maintenir la tension reçue à une valeur constante. La sortie du transformateur T aboutit aux transformateurs de haute tension et de chauffage.
La figure 7 est une extension de la figure 3, suivant la- quelle il est prévu un transformateur de courant séparé pour chaque étage amplificateur, ledit transformateur de courant étant disposé de manière à ce que, lorsque le relais P opère, par suite d'une
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rupture de filament, les résistances d'alimentation anodique et de polarisation automatique R1 et R3 ont leurs valeurs modifiées, ce qui assure le fonctionnement du tube restant dans les conditions @ 'optima.
Le principe d'équilibrage sur le noyau peut également être appliqué à la détection d'un défaut de courant anodique, dû à une rupture dans les éléments de l'amplificateur. A la figure 8, quatre amplificateurs semblables sont alimentés par les redresseurs HT1 à HT4. Le défaut du courant anodique d'un quelconque des amplifica- teurs cause une diminution du courant primaire du transformateur de redresseur correspondant RT1 à RT4 et le fonctionnement du relais P en résulte. Si l'on utilise un transformateur séparé pour chaque amplificateur, les ampères-tours dûs au courant d'entrée du redres- seur peuvent être équilibrés au moyen d'une bobine de tension, ex- citée à partir du circuit général d'alimentation, comme représenté à la figure 9 .
La disposition représentée à la figure 9 peut également être utilisée, au lieu de celle représentée à la figure 1, pour la détec- tion d'une rupture de filament. Dans ce cas, l'enroulement a ( fi- gure 9 ) serait utilisé dans le circuit primaire du transformateur de chauffage, ou dans son secondaire et les enroulements b et c se- raient tels que représentés à la figure 9 . Dans ce cas, les fila- ments pourraient être alimentés tous en parallèle s'ils ont la même tension d'alimentation.
Dans le cas de tous les modes de mise en oeuvre de l'inven- tion ci-dessus décrits, on peut trouver nécessaire de limiter la tension de sortie de l'enroulement C du transformateur CT, pour éviter la saturation du redresseur W, en cas de défaut important.
On y parvient soit en calculant le transformateur de courant de manière à ce que son noyau soit au voisinage de la saturation dans les conditions de déséquilibre minimum, soit à l'aide d'un tube à néon, en shunt sur l'enroulement C .
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Une va.riante aboutissant à l'emploi d'un dispositif connu peut être appliquée à ceux des modes de réalisation décrits qui uti- lisent un transformateur de courant unique et un système de relais à courant continu. Elle consiste à remplacer la, combinaison du trans- formateur de courant, du relais à courant continu et du redresseur, par un relais à courant alternatif sur lequel les enroulements d'équi- librage sont directement bobinés. Ledit relais est calculé de ma- nière à ce que son fonctionnement se produise en cas de défaut, sous l'effet des ampères-tours de déséquilibrage sur le noyau. Toutefois, cette disposition ne convient pas à ceux des modes de réalisation décrits qui comportent l'emploi d'un certa,in nombre de transforma- teurs de courant avec relais d'alarme commun auxdits transformateurs.
Bien que l'invention ait été ci-dessus décrite dans le cas où le courant d'alimentation est alternatif, elle est également applicable au cas où les dispositifs consommateurs utilisent un cou- rant continu, puisqu'une variation de flux dans le noyau magnétique, due à une différence d'ampères-tours entre deux enroulements sur le- dit noyau produit, dans la bobine tertiaire, une impulsion de cou- rant susceptible d'être utilisée, à la manière connue, pour déclen- cher une opération désirée. Pa,r exemple, l'impulsion peut actionner un relais qui se garde à sa position d'actionnement et qui déclen- che lui-même l'opération désirée, par exemple la, fermeture dù cir- cuit d'un dispositif d'alarme.