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L'équipement électrique des locomotives nécessite d'être protégé contre les possibilités d'endommagement par des dispositifs convenables.
Un tel dispositif protecteur est destiné à la protection de l'isolement dont l'endommagement pourrait entraîner une panne étendue de la locomotive.
Un exemple d'un défaut important est la rupture de l'isolement de l'enrou- lement du moteur de traction, pouvant être la cause de la destruction com- plète du moteur par le feu. Si le défaut est découvert à temps, l'étendue du dommage peut être essentiellement limitée par une intervention convenable, ce qui contribue aussi à réduire les frais de réparation. La méthode usuelle jusqu'ici du contrôle de l'état de l'isolement en intervalles réguliers per- met de trouver des pannes d'isolement seulement par hasard, puisque l'équi- pement électrique est sans surveillance pour le reste du temps.
Les relais à courant différentiel surveille l'état de l'isolement de manière permanente et ouvre l disjoncteur principal de la locomotive.
Les relais à courant différentiel de construction connue jusqu'ici n'ont qu'une sensibilité peu importante. Leur circuit magnétique est simple.
La disposition des bornes des bobines présente des difficultés considérables, notamment en cas de haute tension.
Le relais à courant différentiel selon la présente invention est sensible et à fonctionnement rapide, de façon à limiter la panne dès l'ori- gine. La figure 1 du dessin annexé illustre le principe de sa disposition.
Le circuit magnétique est double,et comprend le noyau 1 relié de manière fixe aux colonnes 2, 3, 4, ainsi que l'armature 5 à deux bras. Une partie du noyau et de l'armature avec les colonnes 2, 3 forment l'un des circuits magnétiques I, tandis que leurs parties avec les colonnes 3,4 constituent l'autre circuit magnétique II. La colonne centrale 3 est pourvue d'une arête 6.
Au noyau sont supportées deux paires de bobines à courant fort 7, 8 et 9, 10. Les deux bobines de la même paire sont interconnectées en série et agissent magnétiquement l'une contre l'autre, chacune de ces bobines étant positionnée dans un autre circuit magnétique. Les bobines appartenant à des paires différentes, mais positionnées dans le même circuit, agissant magnétiquement également l'une contre l'autre. En figure 1, la direction de l'effet magnétique des bobines est indiquée par des flèches.
L'armature 5 à deux bras s'excite par deux bobines 11, 12 renfor- çant l'une l'autre magnétiquement et fixées soit directement sur l'armature 5, soit sur les colonnes 2, 3, 4 du circuit magnétique, un jeu étant prévu entre les bobines et l'armature 5, afin de permettre le pivotement de celle- ci. La rainure 13 divise l'armateur 5 en deux bras égaux. La profondeur de cette rainure 13 est choisie de manière à ce que sa ligne de sommet est au même niveau que la ligne de jonction des centres de gravité des deux bras de l'armature. De cette façon la/condition est remplie pour l'équilibrage dynamique de l'armature, lorsque l'armature est assise avec sa rainure 13 sur l'arête 6 de la colonne centrale 3.
L'armature 5 est assurée contre tout déplacement latéral sur l'a- rête 6 par le guidage 14 prévu sur la colonne centrale 3, de sorte à mini- miser les résistances passives de l'armature. Sur l'armature agit un ressort avec une force P, pressant l'armature contre une butée non-magnétique 15, prévue sur la colonne 2 et produisant en même temps la fermeture des contacts 16. La force du ressort P et la butée non-magnétique 15 sont ajustables.
L'équilibrage dynamique de l'armature 5 et ses résistances passives peu importantes contribuent à l'augmentation de la sensibilité du relais.
Les bobines excitatrices 11, 12 de l'armature 5 s'alimentent d'une batterie, sont connectées mutuellement l'une à l'autre en série et agissent
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magnétiquement en conformité. Leur courant s'ajuste soit par résistance in- tercalaire, soit par un rhéostat de réglage, connecté parallèlement aux deux bobines 11, 12 de l'armature 5.
Les bobines à courant fort 7, 8 et 9, 10 s'alimentent du courant depuis le circuit, destiné à être protégé. Une paire de bobines 7, 8 est montée dans l'amenée du courant, l'autre paire dans sa sortie, de sorte que la pleine tension de trolley existe entre les deux paires de bobines.
Pour cette raison, l'isolement et la construction des bobines sont diffi- ciles à réaliser, de même que la disposition de leurs bornes.
En figure 2 est indiquée une solution simple et sûre au point de vue de l'isolement de la réalisation des bobines à courant fort et de leurs bornes. Les paires individuelles des bobines 7, 8 et 9, 10 sont réunies en une seule bobine dont les moitiés agissent l'une contre l'autre, de sorte que le relais comporte alors seulement deux bobines 17, 18.
Leurs conducteurs, avant d'être adaptés en bobine, présentent la forme d' une fourche profonde et à bras égaux. Les bobines s'en confectionnent par flexion en forme de fourches à bras égaux, l'une étant plus large, afin d'être capable après isolement d'être rapportée sur l'autre fourche égale- ment isolée. Les bobines réunies se montent sur le circuit magnétique du relais à courant différentiel de telle façon que les extrémités prolongées, c'est-à-dire, les bornes d'une fourche (bobine 17) se trouvent d'un côté du noyau 1, tandis que de son autre côté se trouvent les bornes de l'autre fourche (bobine 18). En même temps,- l'une des moitiés de chaque bobine 17, 18 se trouve d'un côté de la colonne médiane 3 et l'autre de son autre côté.
Si les bobines à courant fort 7, 8, 9, 10 ou bien 17, 18 sont tra- versées par le même courant, leurs effets magnétiques s'éliminent mutuelle- ment. Si, par contre, sous l'influence d'un isolement défectueux et d'une perte le courant s'abaisse dans la bobine montée dans le circuit à protéger, une prépondérance des bobines 7, 8 ou bien de la bobine 17 se manifeste.
La colonne 2 repousse alors l'armature tandis que la colonne 4 l'attire, de sorte que la différence de courant se manifeste par un effet magnétique redoublé. La sensibilité du relais s'en trouve augmentée, étant renforcée encore par les résistances passives peu importantes de l'armature à deux bras 5, montée sur l'arête de la colonne médiane 3, ainsi que par son équi- librage dynamique.
L'équilibrage dynamique de l'armature 5 et la disposition de la rainure 13 perpendiculairement à son axe longitudinal permet en même temps de réaliser l'insensibilité du relais aux vibrations.
Les bobines à courant fort 7, 8 et 9, 10 peuvent aussi être disposées aux colonnes latérales 2, 4. Elles peuvent aussi exciter l'armature 5, les bobines à courant faible étant alors disposées aux colonnes latérales 2,4.
Il serait également possible d'exciter seulement la colonne médiane à l'aide d'une seule bobine à courant faible. L'armature peut aussi consister d'un aimant permanent, les bobines à courant faible 11, 12 étant alors omises.
Au montage des bobines il faut prendre soin à ce que lors de l'af- faiblissement du courant de la bobine à courant fort, montée dans la sortie du courant du circuit à protéger, la colonne 4 attire l'armature, cette colon- ne n'ayant aucune butée non-magnétique intercalaire. Par l'attraction de l'armature à cette colonne les contacts du relais 16 ouvrent ou bien le disjoncteur principal ou bien le contacteur de ligne.
REVENDICATIONS.
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The electrical equipment of locomotives needs to be protected against the possibility of damage by suitable devices.
Such a protective device is intended for the protection of the insulation, the damage of which could lead to extensive failure of the locomotive.
An example of a major fault is the breakdown of the traction motor winding insulation, which could be the cause of the complete destruction of the motor by fire. If the defect is discovered in time, the extent of the damage can be essentially limited by proper intervention, which also helps to reduce repair costs. The hitherto usual method of checking the condition of the insulation at regular intervals allows insulation failures to be found only by chance, since the electrical equipment is unattended for the rest of the time.
The differential current relays monitor the state of the insulation permanently and open the main circuit breaker of the locomotive.
Differential current relays of hitherto known construction have only a low sensitivity. Their magnetic circuit is simple.
The arrangement of the terminals of the coils presents considerable difficulties, in particular in the event of high voltage.
The differential current relay according to the present invention is sensitive and quick to operate, so as to limit failure from the outset. Figure 1 of the accompanying drawing illustrates the principle of its arrangement.
The magnetic circuit is double, and comprises the core 1 fixedly connected to the columns 2, 3, 4, as well as the armature 5 with two arms. A part of the core and of the armature with the columns 2, 3 form one of the magnetic circuits I, while their parts with the columns 3, 4 constitute the other magnetic circuit II. The central column 3 is provided with a ridge 6.
At the core are supported two pairs of high current coils 7, 8 and 9, 10. The two coils of the same pair are interconnected in series and act magnetically against each other, each of these coils being positioned in another. magnetic circuit. The coils belonging to different pairs, but positioned in the same circuit, also magnetically acting against each other. In Figure 1, the direction of the magnetic effect of the coils is indicated by arrows.
The armature 5 with two arms is excited by two coils 11, 12 reinforcing one another magnetically and fixed either directly on the armature 5, or on the columns 2, 3, 4 of the magnetic circuit, one clearance being provided between the coils and the frame 5, in order to allow the latter to pivot. The groove 13 divides the owner 5 into two equal arms. The depth of this groove 13 is chosen so that its top line is at the same level as the junction line of the centers of gravity of the two arms of the frame. In this way the / condition is fulfilled for the dynamic balancing of the reinforcement, when the reinforcement is seated with its groove 13 on the edge 6 of the central column 3.
The reinforcement 5 is secured against any lateral displacement on the ridge 6 by the guide 14 provided on the central column 3, so as to minimize the passive resistance of the reinforcement. On the armature acts a spring with a force P, pressing the armature against a non-magnetic stop 15, provided on column 2 and at the same time producing the closing of the contacts 16. The force of the spring P and the non-magnetic stop magnetic 15 are adjustable.
The dynamic balancing of the armature 5 and its low passive resistances contribute to the increase in the sensitivity of the relay.
The exciter coils 11, 12 of the armature 5 are supplied by a battery, are mutually connected to each other in series and act
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magnetically in accordance. Their current is adjusted either by an intermediate resistance, or by an adjustment rheostat, connected parallel to the two coils 11, 12 of the armature 5.
The high current coils 7, 8 and 9, 10 are supplied with current from the circuit, intended to be protected. One pair of coils 7, 8 is mounted in the current lead, the other pair in its outlet, so that full trolley voltage exists between the two pairs of coils.
For this reason, the insulation and construction of the coils are difficult to achieve, as is the arrangement of their terminals.
In FIG. 2 is indicated a simple and safe solution from the point of view of the isolation of the construction of the high current coils and their terminals. The individual pairs of coils 7, 8 and 9, 10 are combined into a single coil, the halves of which act against each other, so that the relay then has only two coils 17, 18.
Their conductors, before being adapted into a coil, have the shape of a deep fork and with equal arms. The coils are made by bending in the form of forks with equal arms, one being wider, in order to be able, after isolation, to be attached to the other fork which is also isolated. The coils together are mounted on the magnetic circuit of the differential current relay in such a way that the extended ends, that is, the terminals of a fork (coil 17) are on one side of the core 1, while on its other side are the terminals of the other fork (coil 18). At the same time, - one of the halves of each coil 17, 18 is on one side of the middle column 3 and the other on its other side.
If the high current coils 7, 8, 9, 10 or 17, 18 are crossed by the same current, their magnetic effects are mutually eliminated. If, on the other hand, under the influence of faulty insulation and a loss, the current drops in the coil mounted in the circuit to be protected, a preponderance of coils 7, 8 or even of coil 17 occurs.
Column 2 then pushes back the armature while column 4 attracts it, so that the difference in current is manifested by a doubled magnetic effect. The sensitivity of the relay is thereby increased, being further reinforced by the low passive resistances of the armature with two arms 5, mounted on the edge of the central column 3, as well as by its dynamic balancing.
The dynamic balancing of the frame 5 and the arrangement of the groove 13 perpendicular to its longitudinal axis makes it possible at the same time to achieve the insensitivity of the relay to vibrations.
The high current coils 7, 8 and 9, 10 can also be placed at the side columns 2, 4. They can also excite the armature 5, the low current coils then being placed at the side columns 2, 4.
It would also be possible to drive only the middle column using a single low current coil. The armature can also consist of a permanent magnet, the low current coils 11, 12 then being omitted.
When assembling the coils, care must be taken to ensure that when the current of the high current coil, mounted in the current output of the circuit to be protected, is weakened, column 4 attracts the armature, this column having no non-magnetic intermediate stop. By attracting the armature to this column, the contacts of relay 16 open either the main circuit breaker or the line contactor.
CLAIMS.
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