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L'invention se rapporte principalement aux bobines électriques que l'on rencontre dans les installations de basse tension.Dans ces installations, il y a pn risque considérable de surtension d'origine atmos- phérique qui peut déterminer une décharge d'une partie de l'enroulement de la bobine vers un autre élément, ayant un autre potentiel.ans les enroulements des bobines de tension ou d'autres bobines à enroulement de fil fin, la décharge peut avoir pour conséquence la combustion de l'enrou- lement.
Les compteurs de kWh, notamment ceux qui sont utilisés dans les réseaux ruraux, sont particulièrement exposés.Si une décharge se produit sur un conducteur mince, de l'épaisseur que 11-on rencontre dans les bobines de tension d'un compteur électrique, ce conducteur brûle déjà pour des décharges relativement faibles.S'il s'agit d'un compteur de consommation d'énergie électrique qui comprend plusieurs systèmes de mesure, le domma- ge reste souvent non décelé.En fait, dans un compteur comprenant trois sys- tèmes der mesure, un.. défaut de ce genre dans l'un des systèmes signifiera que l'énergie mesurée sera réduite à environ deux tiers de sa valeur réelle.
Dans les réseaux ruraux notamment, de nombreux endommagements par fusion se produisent du fait de surtensions atmosphériques etdes valeurs consi dérables se défalquent de cette manière du comptage.
On peut essayera'empêcher-'la décharge elle-même au moyen d'un isolement plus'efficace de l'enroulement.On doit cependant compter avec une telle occurrence de surtensions à hautes amplitudes que,par exemple, un doublement de la résistance de l'isolement déterminera à peine une ré- duction concluante du nombre de décharges.C'est pourquoi il est nécessaire de prévoir, en plus de l'isolement renforcé, une voie' de décharge coor- donnée, ayant une résistance plus faible que celle de l'enroulement et pré- vue en un point convenable du réseau.Une voie de coordination sûre de ce genre peut être obtenue par exemple au moyen d'éclateurs pré-ionisés réa- lisés avec précision,
au moyen de parafoudres complets ou par une diffé- rence considérable entre les tensions de décharge des deux voies.
La présente invention offre un autre moyen pour la solution de ce problème.Elle part du fait que la décharge en elle-même détermine à peine une destruction réelle dans l'appareil en question.Il se peut que l'isolement soit noirci et que quelques combustions négligeables se produisent mais cette partie de l'installation est'encore capable de remplir son rôle,pour- vu que la décharge ne détermine par la fusion d'un conducteur' important pour le fonctionnement.Suivant l'invention, la protection contre la fusion et les courts-circuits ou ruptures de fil de la bobine à l'occasion d'une décharge vers des éléments voisins, est obtenue par des moyens conduc- teurs de l'électricité,
reliés métalliquement aux bornes de l'enroulement protégé et interposés entre labobine et les dits éléments,l'isolement desdits moyens vis-à-vis desdits éléments étant plusfaibleque celuidufildel' enroulement protégé et leur résistance à la fusion étant supérieure à celle du fil de l'enroulement.
Le dessin ci-annexé représente deux exemples d'application de l'invention.
La figure la représente l'une des formes de réalisation vue de face, tandis que la!figure 1b la peprésente en coupe.
L'autre forme de réalisation est représentée de même par une vue de face à la figure 2a et en coupe à la figure 2b.
Les éléments identiques qui se retrouvent dans les différentes figures portent partout les mêmes signes de référence.
Au dessin, il est supposé qu'une bobine 1 est fixée à un noyau de fer 2, présentaht une ouverture 3.La bobine n'est pourvue que d'un seul
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enroulement, 4, en fil mince.Des deux extrémités de l'enroulement 4, l'extré- mité externe est connectée, au point 5, à la borne externe 6, tandis que l'extrémité interne est connectée, au point 8, à la borne interne 9.Les bobines représentées aux figures la et 1b pont garnies d'une bande externe 7, en matière conductrice, et d'une bande interne 10, également en matière conductrice.La bande externe entoure la bobine et ses extrémités se superposant .La bande interne, qui est contenue dans la bobine, est, de même, prévue de façon que ses extrémités,
se superposent.La bande conductrice externe 7 est isolée du noyau par une bande isolante 11,tandis qu'elle est isolée de la bobine par une bande isolante 12, qui passe entre ses extrémités.De même, la bande conductrice interne 10 est isolée du noyau par une bande is lante 13, tandis qu'elle est isolée de. la,bobine.par une bande isolante 14., qui passe entre ses extrémités. la. figure- 1a, où une partie de la bande métallique. 7, à extrémités superposées, a été arc- rachée, on voit que le mince fil 4 de l'enroulement est connecté à la borne 6 de telle manière que la bande de protection 7 ne soit pas ou pas sensiblement-traversée par le courant de l'enroulement.
La fonction de protection des bandes conductrices 7 et 10 res- sort clairement de ce qui quit: si, par exemple, une surtension atteint la bobine via la borne 6, une décharge se produira entre la bande conduc- trice 7 et la partie externe du noyau 2, pour autant que la résistance diéléctrique de l'isolement 11 soit inférieure à la,valeur de la surtension.La raison en est que la bande 7 est plus faiblement isolée vis-à-vis du noyau que le fil 4 de l'enroulement.Il est vrai que,par la décharge, la bande isolante 11 sera endommagée .Nais elle ne sera cependant,, en général, pas détruite;
elle est suffisamment'forte pour avoir un effet' d'isolement quand la surtension est passée et que seule la tension normale du réseau se trouve dans' la bobine.La bande conductrice peut présenter quelques signes de combustion après la décharge.Comme.la bande a une section transversale considérablement supérieure à celle .du fil 4 de l'enroulement ou comme elle est faite en une matière ayant une plus forte résistance à la fusion, elle ne sera pas détruité mais elle sera encore capable de former le point d'arrêt pour de nouvelles étincelles de décharge lors de surten- sions Ultérieures vers le-noyau et, par conséquent, de continuer à remplir sa fonction de protection.Même si une section entière de la bande conductrice devait fondre en raison de décharges répétées,
l'enroulement de la bobine garderait sa fonction correcte car la bande 7 ne serait pas traversée par le courant normal de l'enroulement on ne le serait que dans une mesure in- signifiante,. Comme les extrémités superposées de la bande 7 sont isolées l'une 'de l'autre par la bande isolante interne 12, la bande 7 ne forme pas un tour de court-circuit et n'influence donc pas le champ magnétique de l'enroulement.
C'est pourquoi il est possible d'appliquer la bande 7 après coup à une bobine enroulée, sans que le champ de cette bobine ne soit sensiblement modifié.De même,la bande conductrice interne 10 fonctionne à l'occasion de surtensions qui atteignent l'extrémité interne 8 de l'enrou- lement de la bobine via la borne 9.L'isolement de la bande 10 vis-à-vis du noyau interne 2 est plus faible que celui-du fil de l'enroulement et une décharge se produisant vers cette partie du noyau partira donc de la bande 10.La résistance de cette bande à la fusion est supérieure à celle fu fil de l'enroulement et des décharges répétées ne peuvent pas réduire sensi- blement la fonction de protection de la bande ..Celle-ci ne forme pas non plus un tour de court-circuit du fait de la bande isolante 14.
@ La forme de réalisation représentée aux figures 2a et 2b diffère de la forme de réalisation représentée aux figures la et 1b n ce que les éléments protecteurs conducteurs de 1'électricité, dans ce cas,formés par un enroulement renforcé ou un fil de torne renforcé qui couure entière- ment, ou sur leur majeure partie,les régions de l'enroulement les plus
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exposées aux décharges.L'enroulement renforcé ou le,fil de borne renforcé
15 est connecté en série avec le mince fil d'enroulement 4 et est traversé, entièrement ou dans une mesure importante, par le courant normal dé l'en- roulement.A la différence de ce qui se passe dans le cas du dispositif représenté aux figures 1a et 1b,
une rupture ou un court-circuit peut par @ conséquent se produire dans le circuit de l'enroulement dans certains cas défavorables,par exemple si l'enroulement renforcé fond entièrement en un certain point du fait d'une décharge très forte ou!de décharges répé- tées.
Grâce à la grande résistance du fil renforcé à la fusion, ce risque est cependant petit,%'autre part, cet agencements.pour avantage que le moyen conducteur agit comme une pattie de l'enroulement et peut en même temps remplacer le fil de borne courant'sur les bobines.Un tel fil est habituellement joint à l'extrémité du mince fil d'enroulement pour relier l'enroulement aux autres parties de l'appareil d'une manière relativement simple.L'enroulement renforcé est indiqué en 15 aux figures 2a et 2b et il se distingue du renforcement de borne connu en ce sens que, d'une part, il couvre complètement ou sur sa majeure partie la région de l'enroulement la plus exposée à la décharge et qu'il a, d'autre part,une résistance di- électrique plus faible par rapport au-noyau 2 que le fil d'enroulement 4.
L'extrémité interne 8 de l'enroulement peut également être connectée à un enroulement renforcé ou à un fil de borne.semblable.A la figure 2b, cepen- dant,les moyens conducteurs connectés à l'extrémité tinterne de l'enroule- ment sont représentés comme ayant la même forme que dans le cas considéré à la figure 1b.Une bobine peut donc être pourvue, à l'une de ses extrémités, d'une bande de protection et , à son autre extrémité, d'un enroulement renforcé , comme moyen de protection contre la fusion.
Suivant l'invention,il n'est pas nécessaire de pourvoir chaque borne d'un enroulement d'un moyen de protection conducteur de l'électricité du type décrit.Dans certains cas, dans lesquels il y a une raison de suppo- ser que des surtension e se produiront que dans l'une des extrémités de 1 enroulement, celle-ci seulement devra être pourvue dû moyen de protection.
D'autre part, une bobine peut être composée de plusieurs enroulements,chacun d'eux pouvant être pourvu d'une ou deux bornes ou davantage.Dans ces cas, il peut être avantageux de pourvoir plus de deux des bornes de la bobine d'une bande de protection ou d'un enroulement de protection.De plus, l'application de l'invention ne se limite pas aux bobines des compteurs de kWh.Elle s'applique avantageusement aux enroulements de fil fin exposés à des surtensions dans d'autres appareils,tels que les instruments de mesure',les relais ,etc.L'application de l'invention ne se limite pas non plus aux bobines à action électro magnétique.Au contraire ,elle peut être appliquée également pour les,résistances et autres éléments pourvus d'un ou de plusieurs enroulements.
REVENDICATIONS.
1.Dispositifde protection contre les courts-circuits ou ruptures du fil d'enroulement d'une bobine électrique ou d'un élément semblable,en cas de décharge vers des éléments voisins, caractérisé par des moyens con- ducteurs de l'électricité, connectés métalliquement aux bornes de l'enrou- lement protégé et placés entre la bobine et lesdits éléments, l'isolement des moyens précités par rapport auxidits éléments étant plus faible que celui du fil d'enroulement protégé et leur résistance à la fusion étant supé- rieure à celle du fil de l'enroulement.
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The invention relates mainly to the electric coils which are found in low voltage installations. In these installations there is a considerable risk of overvoltage of atmospheric origin which can cause a discharge of part of the l. The winding of the coil to another element, having another potential. In the windings of tension coils or other coils with fine wire wound, the discharge can result in the combustion of the coil.
KWh meters, especially those used in rural networks, are particularly at risk.If a discharge occurs on a thin conductor, the thickness of which is encountered in the voltage coils of an electric meter, this conductor already burns at relatively low discharges. If it is an electrical energy consumption meter that includes several measuring systems, the damage often goes undetected. In fact, in a meter comprising three sys - tems of measurement, a defect of this kind in one of the systems will mean that the measured energy will be reduced to about two thirds of its real value.
In rural networks in particular, a great deal of damage by fusion occurs as a result of atmospheric overvoltages and considerable values are deducted from the metering in this way.
One can try to 'prevent' the discharge itself by means of more efficient insulation of the winding. However, one has to reckon with such an occurrence of high amplitude surges as, for example, a doubling of the resistance of the winding. the isolation will hardly determine a conclusive reduction in the number of discharges. Therefore it is necessary to provide, in addition to the reinforced isolation, a coordinated discharge path, having a lower resistance than that of the winding and provided at a suitable point in the network. A sure coordination path of this kind can be obtained, for example, by means of pre-ionized spark gaps produced with precision,
by means of complete surge arresters or by a considerable difference between the discharge voltages of the two channels.
The present invention offers another means for the solution of this problem. It starts from the fact that the discharge itself hardly determines any real destruction in the apparatus in question. The insulation may be darkened and some Negligible combustions occur but this part of the installation is still capable of fulfilling its role, provided that the discharge does not result in the melting of a conductor which is important for operation. According to the invention, protection against melting and short-circuits or breaks in the wire of the coil on the occasion of a discharge to neighboring elements, is obtained by means that conduct electricity,
metallically connected to the terminals of the protected winding and interposed between the coil and said elements, the isolation of said means vis-à-vis said elements being lower than that of the protected winding and their resistance to melting being greater than that of the wire of the 'winding.
The appended drawing represents two examples of application of the invention.
Figure 1a shows one of the embodiments seen from the front, while Figure 1b shows it in section.
The other embodiment is likewise represented by a front view in FIG. 2a and in section in FIG. 2b.
Identical elements which are found in the various figures bear the same reference signs everywhere.
In the drawing, it is assumed that a coil 1 is attached to an iron core 2, presenting an opening 3. The coil is provided with only one
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winding, 4, of thin wire. From both ends of winding 4, the outer end is connected, at point 5, to outer terminal 6, while the inner end is connected, at point 8, to the internal terminal 9. The coils shown in Figures la and 1b bridge lined with an outer band 7, of conductive material, and an inner band 10, also of conductive material. The outer band surrounds the coil and its ends overlapping The internal band, which is contained in the reel, is likewise provided so that its ends,
The outer conductive strip 7 is insulated from the core by an insulating strip 11, while it is insulated from the coil by an insulating strip 12, which passes between its ends. Similarly, the internal conductive strip 10 is insulated from the coil. core by a band is lante 13, while it is isolated from. the, coil.par an insulating strip 14., which passes between its ends. the. figure- 1a, where part of the metal strip. 7, with superimposed ends, has been broken off, it can be seen that the thin wire 4 of the winding is connected to terminal 6 in such a way that the protective strip 7 is not or not substantially crossed by the current of winding.
The protective function of the conductive strips 7 and 10 emerges clearly from what quits: if, for example, an overvoltage reaches the coil via terminal 6, a discharge will occur between the conductive strip 7 and the outer part of the coil. core 2, as long as the dielectric resistance of the insulation 11 is less than the value of the overvoltage.The reason is that the band 7 is more weakly insulated from the core than the wire 4 of the winding.It is true that, by the discharge, the insulating tape 11 will be damaged. However, it will not, however, in general, not be destroyed;
it is strong enough to have an isolating effect when the overvoltage has passed and only the normal mains voltage is in the coil. The conductive tape may show some signs of combustion after discharge. has a cross section considerably larger than that of the wire 4 of the winding or as it is made of a material having a higher resistance to melting it will not be destroyed but it will still be able to form the stopping point for further discharge sparks in Subsequent surges to the core and therefore continue to fulfill its protective function. Even if an entire section of the conductive strip should melt due to repeated discharges,
the winding of the reel would keep its correct function because the strip 7 would not be traversed by the normal current of the winding, it would only be to an insignificant extent. As the superimposed ends of the strip 7 are insulated from each other by the internal insulating strip 12, the strip 7 does not form a short-circuit turn and therefore does not influence the magnetic field of the winding. .
This is why it is possible to apply the strip 7 afterwards to a wound coil, without the field of this coil being appreciably modified. Likewise, the internal conductive strip 10 operates on the occasion of overvoltages which reach l The inner end 8 of the coil winding via terminal 9. The insulation of the strip 10 from the inner core 2 is weaker than that of the winding wire and a discharge occurs. Producing towards this part of the core will therefore start from the strip 10. The resistance of this strip to fusion is greater than that of the winding wire and repeated discharges cannot significantly reduce the protective function of the strip. This also does not form a short-circuit turn due to the insulating strip 14.
@ The embodiment shown in Figures 2a and 2b differs from the embodiment shown in Figures la and 1b in that the electrically conductive protective elements, in this case formed by a reinforced winding or a reinforced twist wire which covers all or most of the regions of the winding
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exposed to discharges Reinforced winding or reinforced terminal wire
15 is connected in series with the thin winding wire 4 and is crossed, entirely or to a large extent, by the normal current of the winding. Unlike what happens in the case of the device shown in figures 1a and 1b,
A break or short circuit may therefore occur in the winding circuit in certain unfavorable cases, for example if the reinforced winding completely melts at a certain point due to very strong discharge or discharges. repeated.
Thanks to the high resistance of the reinforced wire to fusion, this risk is however small,% 'on the other hand, this arrangement. For the advantage that the conductive medium acts as a part of the winding and can at the same time replace the terminal wire. current on the coils. Such a wire is usually joined to the end of the thin winding wire to connect the winding to the other parts of the apparatus in a relatively simple manner. The reinforced winding is indicated at 15 at Figures 2a and 2b and it differs from the known terminal reinforcement in that, on the one hand, it completely or over its major part covers the region of the winding most exposed to the discharge and that it has, d on the other hand, a lower dielectric resistance with respect to the core 2 than the winding wire 4.
The inner end 8 of the winding can also be connected to a reinforced winding or a terminal wire similar. In Figure 2b, however, the conductive means connected to the inner end of the winding are shown as having the same shape as in the case considered in Figure 1b. A coil can therefore be provided, at one of its ends, with a protective strip and, at its other end, with a reinforced winding , as a means of protection against fusion.
According to the invention, it is not necessary to provide each terminal with a winding of an electrically conductive protection means of the type described. In certain cases, in which there is a reason to suppose that overvoltages e will occur only in one of the ends of the winding, this one only must be provided with means of protection.
On the other hand, a coil may be composed of several windings, each of which may be provided with one or two or more terminals. In these cases, it may be advantageous to provide more than two of the terminals of the coil with In addition, the application of the invention is not limited to the coils of kWh meters. It applies advantageously to windings of fine wire exposed to overvoltages in other devices, such as measuring instruments, relays, etc. The application of the invention is not limited to electromagnetic coils either; on the contrary, it can also be applied to resistors and the like. elements provided with one or more windings.
CLAIMS.
1.Protection device against short-circuits or breakage of the winding wire of an electric coil or similar element, in the event of discharge to neighboring elements, characterized by electrically conducting means, connected metallically at the terminals of the protected winding and placed between the coil and the said elements, the insulation of the aforementioned means with respect to the said elements being lower than that of the protected winding wire and their resistance to melting being higher to that of the winding wire.
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