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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX PROCEDES ET DISPOSITIFS DE PROTECTION DES INSTRUMENTS DE MESURE ET DES CIRCUITS ELECTRIQUES EN GENERAL CONTRE LES ANOMALIES ACCIDENTELLES DES CARACTERISTIQUES DES COURANTS QUI LES TRAVERSENT.
Les instruments de mesures électriques comportent pour la plupart un système d'indication constitué par des éléments mobiles, tels qu'une aiguille ou un cadre d'une grande fragilité mécanique et des circuits auxiliaires tels que shunts,, résistances de série constituées par des résistances de précision ne pouvant supporter des surcharges sensiblement supérieures à leur charge normale..
En particulier, les appareils à sensibilité multiples peuvent être soumis par suite de fausses manoeuvres, à des surcharges atteignant-des valeurs telles qu'elles entraînent presque instantanément la détérioration aussi bien de l'élément mobile par leffort mécanique, que des circuits par la chaleur dégagéeo
Le même danger existe pour les instruments à sensibilités élevés, branchés dans des circuits comportant une source susceptible de fournir par instant un courant intenseo
Enfin,
certains appareils destinés à des mesures en courant continu ne doivent en aucun cas être traversés par des composantes alternatives susceptibles de se superposer au courant continuo
On connait des systèmes de protection destinés à interrompre le passage du courant au moment où celui-ci atteint une valeur telle qu'elle risque d'endommager l'instrumenta dans lesquels le dispositif de commande (constitué par exemple par un relais de coupure fonctionnant lorsque le courant est trop intense) est monté en série sur le circuit même que l'on veut protégero Ces dispositifs présentent l'inconvénient d'avoir l'organe de protection constamment parcouru par le courant principal et d'introduire une résistance supplémentaire dans ce circuito D'autre part,, ces dispositifs manquent d'accuité.
Suivant l'invention, le relais de coupure, qui est monté dans un circuit dit de sécurité, distinct du circuit de mesure ou d'utilisation,¯est normalement parcouru par un courant nul ou négligeableo Le fonctionnement de ce circuit de sécurité est commandé par un organe, distinct du relais de coupure,
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choisi de manière à fonctionner pour une anomalie de nature très variable et de valeur bien déterminéeo Cet organe de sécurité peut lui-même, suivant la nature de l'anomalie,être monté soit en série, soit en parallèle avec le circuit principalo
Par ailleurs, il est désirable d'employer comme moyens de contrôle des dispositifs très sensibles aux variations de tension à contrôler.
Mais d'autre part, on doit prendre soin que ces moyens de contrôle ne soient pas endommagés par de fortes surtensions.
Un système redresseur tel qu'un redresseur sec constitue un dis- positif très sensible aux variations de tension ; eneffet, un redresseur sec est susceptible de réagir à des variations de tension de l'ordre de un volt.
Mais le temps de réaction de ce dispositif, c'est-à-dire le temps dans lequel il opère, est relativement lento Par suite, l'utilisation de redresseurs secs est désirable du point de vue sensibilité, mais indésirable en raison de son lent temps de réaction, car les redresseurs secs peuvent être endommagés par des surtensions avant d'avoir eu le temps de réagir.
D'autre part, les tubes à décharge tels que les tubes à néon ont un temps de réaction très rapides mais sont relativement insensibles aux variations de tensiono En combinant un dispositif à haute sensibilité et lent temps de réaction avec un dispositif à plus faible sensibilité et temps de réaction rapide, il est possible d'obtenir les avantages des deux dispositifs, tout en neutralisant leurs inconvénientso
L'invention porte donc sur la combinaison de ces deux dispositifs, dont les avantages prouvent qu'il ne s'agit pas d'une simple juxtaposition.
L'utilisation d'une capacité protège de plus simultanément des circuits auxquels sont appliqués les moyens de l'invention contre le courant continu si on branche par erreur un instrument destiné à fonctionner sur courant alternatif sur une source de courant continuo
Les tableaux suivants montrent l'effet de l'action combinée et complémentaire des moyens de contrôle selon l'invention
TABLEAU I.
EMI2.1
<tb>
<tb>
Tension <SEP> appliquée <SEP> Instrument <SEP> réglé <SEP> sur <SEP> la <SEP> gamme <SEP> Instrument <SEP> réglé <SEP> sur <SEP> la <SEP> gamme <SEP> 3 <SEP> volts <SEP> alternatif
<tb> Coco <SEP> C.A. <SEP> C.C. <SEP> C.A.
<tb>
Mesure <SEP> L'aiguille <SEP> vi- <SEP> L'aiguille <SEP> dé- <SEP> Mesure <SEP> nor-
<tb> 3 <SEP> v. <SEP> normale <SEP> bre <SEP> mais <SEP> pas <SEP> vié <SEP> mais <SEP> la <SEP> male
<tb> de <SEP> surcharge <SEP> mesure <SEP> est
<tb> fausse
<tb> Les <SEP> redresseurs <SEP> Les <SEP> redres- <SEP> Les <SEP> redres <SEP> - <SEP> Les <SEP> redresseurs
<tb> 30 <SEP> v.
<SEP> ouvent <SEP> le <SEP> re- <SEP> seurs <SEP> et <SEP> la <SEP> seurs <SEP> ouvrent <SEP> ouvrent <SEP> le
<tb> lais <SEP> capacité <SEP> ou- <SEP> le <SEP> relais <SEP> relais
<tb> vrent <SEP> le <SEP> relais
<tb> Les <SEP> tubes <SEP> de <SEP> néon <SEP> et <SEP> les <SEP> redresseurs <SEP> ouvrent <SEP> le <SEP> relais,
<tb> 60 <SEP> va <SEP> mais <SEP> comme <SEP> les <SEP> redresseurs <SEP> approchent <SEP> la <SEP> limite <SEP> de <SEP> tension
<tb> admissible, <SEP> le <SEP> tube <SEP> au <SEP> néon <SEP> seul <SEP> ouvre <SEP> le <SEP> relais <SEP> aux <SEP> surcharges <SEP> supérieures
<tb>
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TABLEAU II.
EMI3.1
<tb>
<tb>
Gamme <SEP> de <SEP> Dispositif <SEP> de <SEP> sécurité <SEP> Remarques
<tb> l'instrument <SEP> en <SEP> fonctionnement
<tb> Courant <SEP> con- <SEP> Redresseurs <SEP> tube <SEP> au <SEP> néon <SEP> Sensibles <SEP> mais <SEP> fragiles; <SEP> si <SEP> la
<tb> tinu <SEP> à <SEP> fai- <SEP> surcharge <SEP> est <SEP> élevée <SEP> le <SEP> tube
<tb> ble <SEP> tension <SEP> agit <SEP> et <SEP> protège <SEP> les <SEP> redresseurs
<tb> Capacité <SEP> Agit <SEP> conjointement <SEP> avec <SEP> les
<tb> redresseurs <SEP> pour <SEP> la <SEP> protection
<tb> contre <SEP> les <SEP> surcharges <SEP> en <SEP> courant <SEP> alternatif
<tb> Courant <SEP> con- <SEP> Tube <SEP> au <SEP> néon <SEP> Protège <SEP> contre <SEP> les <SEP> surcharges
<tb> tinu <SEP> à <SEP> ten- <SEP> en <SEP> courant <SEP> alternatif <SEP> et <SEP> en
<tb> sion <SEP> moyenne <SEP> courant <SEP> continu
<tb>
Capacité <SEP> Protège <SEP> contre <SEP> les <SEP> surcharges
<tb> en <SEP> courant <SEP> alternatif
<tb> Courant <SEP> con- <SEP> (Protection <SEP> par <SEP> un <SEP> ou <SEP> plu- <SEP> Pour <SEP> les <SEP> très <SEP> hautes <SEP> gammes <SEP> de
<tb> tinu <SEP> à <SEP> ten- <SEP> sieurs <SEP> tubes <SEP> au <SEP> néon <SEP> en <SEP> série <SEP> tension <SEP> de <SEP> l'instrument <SEP> aucune
<tb> sion <SEP> élevée <SEP> ou <SEP> par <SEP> un <SEP> tube <SEP> au <SEP> néon <SEP> monté <SEP> protection <SEP> n'est <SEP> nécessaire.
<tb> en <SEP> diviseur <SEP> de <SEP> tension <SEP> La <SEP> gamme <SEP> de <SEP> 50000 <SEP> V. <SEP> ne <SEP> peut
<tb> être <SEP> endommagée <SEP> que <SEP> par <SEP> des
<tb> tensions <SEP> supérieurs <SEP> à <SEP> 50.000 <SEP> V.
<tb>
Ohmètre <SEP> Les <SEP> trois <SEP> protections <SEP> sont <SEP> appliquées <SEP> simultanément
<tb>
Le dessin annexé montre schématiquement quelques exemples de réalisation de l'inventiono
Les figso 1 et 2 montrent le cas d'un circuit alimentant un appareil électrique de nature absolument quelconque que 1?on désire protéger, respectivement contre les surtensions (figo 1) et contre les surintensités (figo 2.).
Les figso 3 et 4 montrent un cas particulier dans lequel l'organe (monté dans le circuit principal) que 1?on désire plus particulièrement protéger, est un appareil de mesure;voltmètre (figo 3) à protéger contre les surtensions-ampèremètre (figo 4) à protéger contre les surintensités.
La figo 5 montre une variante applicable à un appareil de mesure quelconque, le circuit de sécurité étant totalement indépendant du circuit d'alimentationo
La figo 6 représente la protection complet d'un circuit par la combinaison des moyens électriques représentés aux figso 1 et 2.
Le circuit à protéger est alimenté à partir de deux sources de courant 1 et 2o On a représenté en 1' et 2' le point de départ du circuit d'utilisation dans lequel est disposé l'organe électrique que l'on désire protéger, cet organe étant constitué par exemple par un moteur électrique 30
En amont des bornes 1', 2', par exemple sur le tronçon de conducteur 1-le est monté un contact 4, normalement fermé et susceptible de s'ouvrir sous Inaction d'un relais de coupure 5 lorsque le courant d'intensité voulue passe dans l'enroulement 6 de son électro-aimant 7. Dans l'exemple représentée le contact 4 est soumis à Inaction d'un ressort 8 tendant normalement à provoquer la coupure, c'est-à-dire le déplacement du contact dans le sens de la flèche.
Ce contact 4 est d9autre part solidaire d'un doigt 9 sus-
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ceptible de venir s'enclencher en-dessous d'un ergot 10 solidaire d'une armature Ils oscillant autour d'un point fixe 12. On voit immédiatement que le passage du courant dans l'enroulement 6 aura pour effet d'attirer l'armature Il à la position en ponctué pour laquelle le doigt 9 est libéré de l'ergot 10, ce qui permet l'action du ressort 80 Un poussoir 13 permet de fermer à nouveau le contact 4 lorsque les conditions normales sont rétablies.
Bien entendu, ce système de relais est absolument quelconque et celui qui vient d'être décrit n'a été choisi qu'à titre d'exemple.
Conformément à l'invention, l'enroulement 6 du relais est monté sur un conducteur 14 en dérivation sur le circuit principal et comprend un ou plusieurs organes de sécurité 15, 15a et 15b choisis de manière à ne laisser passer aucun courant lorsque le courant du circuit principal est normal et, au contraire, à permettre le passage d'un courant pour alimenter l'enroulement 6, lorsque le courant du circuit principal présente une anomalie déterminée.
Ces organes 15, 15a, 1512 peuvent être par exemple les suivants: - une lampe à décharge 15 dont la tension d'amorçage est choisie exactement égale à la tension critique du circuit principal, c'est-à-dire tension pour laquelle le circuit principal doit être couplé pour éviter une détérioration de l'organe 30 - l'organe 15a est constitué par un couple de redresseurs secs qui présente pour des tensions faibles une grande résistance, laquelle diminue considérablement lorsque la tension augmente, même d'une faible quantité. Un tel dispositif, plus sensible que la lampe à décharge 15 permet d'alimenter l'enroulement 6 pour des surtensions de l'ordre de 1 volt On observera que l'utilisation de deux redresseurs en parallèle, et inversés, permet le passage de courant continu dans les deux sens ou de courant alternatif.
- l'organe 15b est un condensateur destiné à protéger un appareil 3 à courant continu dans le cas où accidentellement on le brancherait sur des bornes de courant 1-2 alternatif. On sait, en effet, qu'un condensateur s'oppose au passage du courant continu, mais perutet le passage de courant al- ternatif. Dans le cas où le circuit principal est branché sur un courant alternatif, il passera donc dans la bobine 6 un courant qui provoquera le déclenchement du relais.
Le montage de lafigo 2 est prévu pour la protection du circuit principal et de son organe électrique 3 contre les surintensités. On prévoit alors sur le circuit principal un organe 16 permettant le passage du courant lorsque l'intensité est normale et s'opposant au passage du courant lorsque l'intensité augmentée Le circuit 14 de l'enroulement 6 est alors branché en dérivation sur cet organe 160
On conçoit donc que lorsque l'intensité est normale, le courant passera directement à travers l'organe de sécurité 16 et qu'une quantité de courant négligeable passera à travers l'enroulement 6, celui-ci offrant une plus grande résistance.
Si au contraire, l'intensité augmente, la résistance de l'organe 16 augmente et un courant de plus grande intensité passera dans l'enroulement 6 faisant fonctionner le relaiso
Cet organe 16 peut être constitué par une combinaison de redresseurs secs (deux redresseurs ou deux ensembles de redresseurs) en série et de polarité opposée.
Les figso 3 et 4 montrent une réalisation particulière dans le cas où l'organe 3 à protéger est constitué par un appareil de mesure 3', dont on a schématisé en ponctué l'enroulemento
Dans ce cas, l'organe de sécurité pourra être constitué par deux couples de contacts 17 - 17a et 17' - 17'a actionnés par l'organe mobile de l'appareil, par exemple par l'aiguille 18 de l'appareil 3'. Ces contacts sont montés en série avec l'enroulement 6 du relais dans le circuit 14 monté comme précédemment en dérivation sur le circuit principal.
Dans l'exemple de la fig. 3, l'organe 3' est un voltmètre qui se-
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ra, par conséquent, monté lui-même en dérivation sur le circuit d'utilisation
19 comportant des appareils d'utilisation quelconques schématisés en 20.Ces deux groupes de contacts 17, 17a et 17', 17'a sont normalement ouverts,
leurs fermeture étant produite par l'oscillation de Isolément 17 ou 17' sous l'ac- tion de l'aiguille lorsque celle-ci dépasse l'une ou l'autre de ses positions extrêmes normaleso
On voit immédiatement que la fermeture de l'un ou l'autre de ces circuits permettra le passage du courant à travers l'enroulement 6 et le dé- clenchement du relaiso
La figo 4 montre une réalisation analogue dans le cas où l'appa- reil de mesure est constitué par un ampèremètre 3" monté en série sur le cir- cuit d'utilisation principale Les contacts 17,17a, et 17', 17'a sont inversés par rapport à la disposition de la figo 3, c'est-à-dire qu'ils sont normalement fermés;
ils sont d'autre part montés en série dans le circuit principal alimen- tant l'enroulement de 19 ampéremètreo Le circuit 14 comprenant l'enroulement 6 du relais de coupure est alors monté en dérivation sur le circuit principal dans des conditions tout à fait analogues de l'exemple de la fige 2. Pour la po- sition normale de l'aiguille 18, le courant traverse les contacts et l'ampére- mètre;
Lorsque l'aiguille dépasse l'une ou l'autre de ses positions extrêmes normales, elle vient ouvrir l'un ou l'autre des contacts en agissant sur l'une ou l'autre des pièces 17, 17'; le courant passe alors dans l'enroulement 6 en provoquant l'excitation du relais et la coupure du circuit.
La réalisation schématisée sur la f igo 5 montre une variante appli- cable à un dispositif pour contrôler les anomalies de fonctionnement d'un appareil de mesure quelconque. Les contacts de sécurité actionnés par l'aiguille étant disposés comme dans le cas de la figo 3, c'est-à-dire dans le circuit de l'enroulement 6 de 1'électro-aimante mais ce circuit est alors totalement indépendant du circuit principal et comporte une source auxiliaire de courant 21.
On observera que dans les dispositions décrites ci-dessus, le circuit de sécurité ne reçoit normalement pas de courant ou un courant de très faible valeur et qu'une anomalie du circuit principal a pour effet de faire passer dans ce circuit de sécurité, la totalité du courant du circuit principalo Il en résulte donc une plus grande différence de la valeur du courant auquel le circuit de sécurité est soumis, respectivement en marche normale et au moment du déclenchement du système de sécurités par rapport aux systèmes connus dans lesquels le circuit de sécurité reçoit toujours la totalité du courant principale
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui ont été simplement donnés à titre d'exemples.
En particulier,on peut utiliser en combinaison le ou plusieurs des dispositifs schématisés aux différentes figures et notamment le dispositif des fige. 1 et 3 d'une part, et 2 et 4 de l'autre.
D'autre part, les divers éléments 15 et 15a peuvent être utilisés simultanément selon la sensibilité de l'appareil de mesurée
On peut également combiner, comme il est représentée à la figo 6, le montage des organes de sécurité en dérivation sur le circuit principal (figs.
1 et 3) ou le montage de ces organes de sécurité en série sur le circuit principal (disposition des Figso 2 et 4),le relais comportant alors deux enroulements branchés respectivement dans deux circuits 14 disposés respectivement comme sur les fige. 1 et 3 et/ou comme sur les figso 2 et 40 On assure ainsi une sécurité simultanément pour les surtensions et les surintensités.
On notera également que l'on peut employer un système dans lequel l'organe de sécurité est constitué par des contacts, même dans le cas où l'on ne cherche pas à assurer plus particulièrement la sécurité d'un appareil de mesure, les contacts du type des contacts 17, 17apouvant être fermés par exemple par un organe thermique du type de ceux utilisés dans les thermostats sensibles aux variations de température provoquées par les variations d'intensité de courant.