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L'invention est relative à un contrôleur automatique pour des installations à courant alternatif dans lesquelles en plus des fils conduisant du courant sous tension il existe un autre fil, dé nommé fil protecteur, qui sert non seulement à la protection con- tre le contact électrique, mais qui, dans le cas de défauts ou pan- nes, doit provoquer la mise hors circuit de l'installation,
Le contrôleur de circuit, faisant l'objet de l'invention, convient particulièrement bien au raccordement des circuits d'éclai- rage. alimentés par du courant alternatif des galeries souterraines dans les mines. Ces circuits d'éclairage.sont constitués générale- ment par plusieurs secteurs ou câbles, comportant par exemple cinq
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lampes qui sont reliés entre eux par des raccords à fiches.
Le nom- bre de ces câbles ou sections aue l'on peut accoupler pour l'éclai- rage d'une galerie dépend de la puissance de la source fournissant le courant. Pour l'éclairage de galeries de mines on utilise géné- ralement des câbles sous caoutchouc avec plusieurs fils. Ces cibles comportent, en plus des fils pour le raccordement aux lampes et un fil supplémentaire pour l'interrupteur de signalisation, le fil pro- tecteur. Toutes les lampes ou une partie de celles-ci comportent un contact interrupteur. également dénommé interrupteur de signalisa- tion. Ces contacts sont reliés en série de sorte que l'ouverture d'un contact provoque l'extinction de l'éclairage total de la galerie
L'invention a pour but de réaliser un dispositif qui puisse remplir les fonctions suivantes.
Quand. dans l'installation, un des fils conduisant le courant ou le fil protecteur casse, ou quand les fils conduisant le courant viennent en contact entre eux ou avec le fil protecteur, ou quand l'installation vient en contact avec la terre en un endroit quelconque, le courant fourni doit être inter- rompu. Cette mise hors circuit ne doit, toutefois, pas se produire lors de l'interruption de l'amenée du courant oui sert à des buts de signalisation.
Le'contrôleur de circuit doit non seulement sur- veiller l'installation soumise' à la tension normale mais il doit également, avant de faire intervenir la tension normale. effectuer une vérification de l'installation, par la manoeuvre d'un organe contacteur en faisant intervenir une tension d'essai inoffensive, et ce n'est que lorsqu'on est certain que l'installation ne présente pas des défauts que le contrôleur doit provoquer l'intervention de la tension normale, Les tensions de vérification qui servent à la vérification permanente ou temporaire de l'installation sont lors dérivées. de préférence. de la tension normale.
Un autre but de l'invention est de constituer de manière tel- le le contrôleur de circuit que les différents câbles ou secteurs de l'installation à courant alternatif puissent être mis hors d'ac- tion alors que les secteurs subsistants peuvent être vérifias en ce
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qui concerne leurs défauts que l'ori puisse délimiter ainsi le? dé- fauts des conducteurs et les trouver plus facilement. Le contleur de circuit doit également mettre l'installation hors circuit quand le prélèvement de courant devient trop fort ou quand la tension de la source de courant descend trop fort' en-dessous de la valeur nomi nale.
Ce but est atteint, conformément à l'invention. quand le con- trôleur de circuit automatique pour des installations à courant al - ternatif présente les caractéristiques suivantes: a.- en ayant recours à des résistances fortement ohmiques en forme un circuit dans lequel se trouve également le fil protecteur et un dispositif de surveillance, par exemple un relais, et dans le quel passe un courant à faible intensité; la tension qui produit le courant, est dérivée de préférence de la tension normale et elle agit aussi bien pendant le fonctionnement permanent de l'installa- tion que lors de la vérification de celle-ci avant l'intervention de la tension normale;
b.- à l'aide des fils sous tension, du fil protecteur et de résistances spéciales indépendantes de la tension, on forme un mon- tage en pont pour lequel les résistances indépendantes de la ten- sion, montées .en partie en série avec les conducteurs sous tension. des ramifications, le fil protecteur et un autre dispositif de sur- veillance. tel qu'un relais, forment le pont; quand la mise en ac- tion de l'installation se fait sana défaut, le pont n'est pas tra- versé par du courant aussi bien dans le cas où la tension normale agit sur les extrémités du pont que lorsque celui-ci n'est sollicita que par une tension de vérification inoffensive; par contre, si le pont est traversé par un courant, le dispositif de surveillance qui se trouve dans une branche du pont, intervient pour interrompre la tension normale ou la tension de vérification;
c.- le contrôleur de circuit comporte plusieurs relais; un relais provoque la mise en action de la tension de vérification; un autre relais Qui fonctionne avec retardement, provoque la mise hors faction de la tension de vérification et l'entrée en'ieu de la
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tension de service ;
relais sont dépendants des appareils de sur- veillance spécifiés suivant a. - et b.- et interviennent, dans le cas où il existe ou se produit un défaut dans les éléments conduc- teurs et provoquent la mise hors d'action de la tension de vérifi- cation ou de la tension de service,
A l'aide de contacts à fiches terminaux, on peut raccorder le contrôleur de circuit de manière telle à l'installation aue les circuits dans lesquels se trouvent les appareils de surveillance, puissent être établis en faisant intervenir un nombre quelconque de câbles faisant partie de l'installation. On peut ainsi mettre hors circuit la dernière section, l'avant-dernière section. etc.. pour pouvoir déterminer dans quelle section de trouve le défaut.
Pour faciliter encore davantage le travail aven le contact à fiches terminal, une partie des résistances aui appartiennent au montage en pont, peut. conformément à une autre disposition selon l'invention, former un ensemble avec le contact à fiche terminal.
A l'aide de ce contact, le nouveau contrôleur de circuit permet une vérification des différentes sections d'une installation défectueuse en utilisant exclusivement une tension de vérification inoffensive.
Le danger n'existe donc pas que lors de la recherche de défauts, il se produise des explosions pa.r l'intervention de la tension complète.
Si. au cours du fonctionnement, il se produit un défaut dans le circuit. par exemple par la rupture d'un fil extérieur. le con- trôleur de circuit met d'abord toute l'installation hors d'action.
Pour trouver le défaut, on détache le contact à fiches de l'extrémi- té du cble et. si l'endroit où existe le défaut ne peut pas être déterminé à première vue. on le relie avantageusement après avoir détaché le raccord de la dernière section du cble. à la prise de courant de la partie restante du câble. Si le défaut existe dqns la partie du cble qui a ainsi été séparée, la tension de service in- tervient à nouveau automatiquement après vérification préalable a- près que le contact à fiche terminal raccordé le contrôleur de cir- cuit à la partie reseante du câble.
Par contre. si le défaut existe
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dans cette partie restante du câble, le raccordaient du contact à fiches terminal produit bien la vérification préalable avec la pe- tite tension de vérification, mais l'intervention automatique de toute la tension de service ne se produit pas et cela jusqu'à ce que. par les raccordements systématiques saccessifs du contact à fiches d'un raccord de sections du cble au raccord suivant, on ait trouvé la section défectueuse.
A ce moment, le contrôleur de circuit provoque automatiquement, après la vérification préalable, l'entrée en jeu de toute la tension de service dans la partie restante du câble, On a insi déterminé, en même temps, que le défaut se trouve dans la section da câble qui se trouve directement en aval de la. partie restante, du circuit d'éclairage de la galerie, que l'on a pu. faire fonctionner à nouveau. On se rend aisément compte que cette manière de rechercher les défauts peut se faire sans difficulté. même par du personnel non spécialisé et sans perte de temps.
En outre, pour le mode de connexion adopté conformément à l'invention pour le contrôleur de circuit et par la faible tension da courant de vérification, la recherche des défauts peut se faire sans le moindre dauber pour le personnel qui procède à cette vérification.
Uniquement quand un certain défaut se produit - un courtècircuit entre les conducteurs extérieurs - l'intervention d'une personne qualifiée devient nécessaire car dans ce cas le fusib le qui est établi dans le contrôleur de circuit en amont du montage protecteur ou du circuit de vérification, est brûle et doit donc être remplacé.
Conformément à l'invention, on peut également rechercher le défaut dû à un court-circuit sans faire intervenir toute la tension normale. Si la recherche du défaut, dans le cas de la rupture d'un fil ou d'un contact entre les fils extérieurs et le fil protecteur. se fait systématiquement en déplaçant le contact à fiches terminai d'une section à la suivante depuis 1' extrémité du câble jusqu'au dispositif protecteur, il est avantageux, dans le cas d'un court- circuit de procéder à la recherche en sens inverse.
A cet effet on coince par délacer tout le cäble du contrôleur de circuit et on
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"branche tumulte sur celui.-ci 1 t" l sirs,.s nprèa lew Patres, !. }1.t'S la eo.;-.3iion d' Ltl' section, la tension de vérification inter- vient automatiquement et quand aucun c.-e'-m¯r. n e. - '-e. la to-usion uorùple intervient ensuite. Si la partie du. cble dans laquelle la défait est t .I."...;cordé. le fusible fond à nouveau quand la ten- sion de vérification intervient, sans que toute la tension normale puisse entrer en jeu.
Pour faciliter le contrôle de l'état de fonctionnement de l'installation par le personnel qui s'en sert on monta, conformément à une outre disposition selon l'invention, une lampe de signalisa- tion dans 'Le contrôleur de circuit. cette lampe brûle d'une manière intense, donc normale, quand l'inst@@lation fonctionne sans défiât.
Si un fil est lompu ou si un contact se produit avec le fil protec- teur, ce défaut est indiqué par le fait que la lampe de signalisa- tion brûle avec une intensité nettement plus faible. Une extinction compléta de la lampe indioue un court-circuit ou une panne de tan- sion. Pour pouvoir vérifier à tout moment st le contrôleur de cir- cuit est en état de fonctionner, on établit sur celui-ci une touche d'essai à l'aide de laquelle on peut interrompre le circuit passant par le fil protec teur ou qui permet de relier le fil protecteur, par une résistance prédéterminée à un des fils dans lesquels passe le courant. La résistance prédéterminée constitue une mesure pour la dissymétrie du câble.
On a constaté au'il est avantageux d'utiliser pour les re- lais. servant d'organe de vérification, des enroulements partielle- !lent court-circuités. De cette manière, on augmente bien un -peu la tension pour laquelle le relais est déclenché, mais on égalisa les pointes de courant.
D'autres détails apparaîtront au cours de la description des dessins qui montrant, à titre d'expié, un mode de réa- lisation de l'invention.
La fig. 1 montre le schéma de montage d'un contrôleur de cir- cuit. établi selon l'invention et utilisé pour une installa****
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La fig. 2 montre le schéma de montage du contrôleur de cir- cuit.
La tension de service est fournie aux bornes R et T. On dé- signe par 11 un interrupteur à tambour muni d'une manette 13 à l'ai- de duquel les deux fils sous tension ¯u et v sont reliés aux dites bornes. Dans ces fils sont établis des fusibles 30à action rapide.
Immédiatement en aval de ces fusibles se trouve l'enroulement pri- maire du transformateur 6 qui fait partie du contrôleur de circuit et dont une des connexions comporte un autre fusible 31 a action rapide. Le raccordement a lieu à l'aide de l'installation d'éclairage à l'aide d'un relais contacteur 17 avec bobine d'attraction AS; bo- 'bine de retenue HS et interrupteur auxiliaire 15. Dans le fil qui s'étend d'abord sur toute la longueur de la galerie se trouvent les contacts d'interrupteur 33. Les lampes 26 sont reliées. d'une part. au fil sous tension u1 et, d'autre part, au fil y. On désigne par
S le fil protecteur.
Depuis les deux enroulements secondaires 7 et 8, dont le pre- mier fournit par exemple une tension secondaire de 40V et le dexiè- me une tension de ce genre de 20V. partent divers conducteurs reliés par des valves de redressement aux enroulements des relais 1, II, III, IV et V.
Dans le circuit des râlais V est établie une résistance 10 et un condensateur 32 ainsi qu'un interrupteur auxiliaire avec res- sort 9, Le relais I comprend deux bobines parmi lesquelles la bobine 1 peut être établie dans le circuit soumis à la tension produite dans l'enroulement secondaire 7 alors Que la bobine 2, montée en dérivation sur le condensateur 14, est reliée par la valve 16 à une branche d'un montage en pont alimenté en courant par le fil v et par le fil u,.
ce montre étant constitué de manière telle par des résistances 19 et 20, indépendantes de la tension que le fil u, et une des résistances 20 forme une partie et l'autre résistance 20 l'autre partie de la même branche du pont alors nue les deux par- ties de l'autre branche sont formées par une résistance 19 et par l'autre résistance 19 en série avec le fil v.
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La bobine 1 du relais II ne reçoit de courant que lorsque le relais I n'est pas excité. Cette bobine 1 se trouve dans le cir- cuit formé, à l'aide des résistances 21 fortement ohmiques avec le fil protecteur S. Sur ce circuit agit la tension redressée de l'en- roulement secondaire 7 du transformateur., Ce circuit sert à indiquer que le fil protecteur S n'est pas abimé.
Une résistance'25 est établie en amont des deux bobines du relais III où un condensateur 24 est branché en dérivation sur cel- les-ci. Ces deux éléments de circuit servent à retarder le déclen- chement du relais pendant un temps qui correspond à la durée de vé- rification du contrôleur de circuit. A l'aide du relais III on fait intervenir, d'une part, l'interrupteur qui commande le relais con- tacteur 17 et. d'autre part, un interrupteur qui se trouve en amont de la lampe de signalisation 12. Le relais 17 ainsi que la lampe de signalisation 12 sont alimentés avec la tension redressée de l'en- roulement secondaire 8.'En amont de la lampe 12 est établie une ré- sistance 22 Qui intervient aussi longtemps que le relais n'est pas excité.
Après l'excitation du relais III, la résistance 22 est couroircuitée. Dons le premier cas la lampe 12 brûle à peine alors que dans le deuxième cas elle brûle d'une manière intense,
La bobine du relais IV est alimentée par la tension redres- sée de l'enroulement secondaire 8 mais seulement pendant.'la période pendant laquelle le relais III n'a pas encore été excité. Le relais
IV fait agir la tension secondaire redressée de l'enroulement 8, c'est-à-dire la tension de vérification, .par les contacts 18 sur le "pont" c'est-à-dire sur le circuit d'éclairage de la galerie.
Les deux résistances 19 sont assemblées dans un appareil 27 avec.les fiches Qui permettent d'établir une connexion avec les fils u u1 v et avec le fil protecteur S. L'appareil de contrôle est logé dans une boite 26 dont le contour est indiaué par les traits mixtes.
Le fonctionnement. du contrôleur de' circuit, lors de la mise en marche de l'installation d'éclairage de la galerie, est le sui- vant:
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En manoeuvrant la manette 13 de l'interrupteur à tambour 11 on fournit la tension de service at transformateur 6. En actionnant cet interrupteur 11, on ferme, pendant peu de temps, le contact auxiliaire 9 avec ressort ce qui fait agir la tension fournie par l'enroulement 7 du transformateur et après redressement de cette tension, sur la bobine de relais V. Les deux contacts du relais V sont ainsi amenés depuis leur position inactive à leur position ac- tive. La bobine du relais V est dimensionnée de manière telle que le relais V ne soit excité que lorsqu'il existe une tension minimum déterminée qui correspond à une fraction de la tension de service.
Si la tension qui est fournie par l'enroulement secondaire 7 se trou- ve en-dessous de cette valeur minimum, c'est-à-dire si la valeur de la tension de service est notablement inférieure à la valeur nor- male. le relais V n'est pas déclenché. Le contact de droite des deux contacts n'est pas fermé et le fil qui relie l'enroulement secondai- re 8 aux contacts des relais II et III est interrompu. ne cette ma- nière, comme on s'en rendra compte après les explications données plus loin concernant le fonctionnement de l'installation, la mise en marche de l'installation est rendue absolument impossible. Si une telle diminution de la tension de service de produit pendant que l'installation fonctionne, le relais V cesse d'intervenir et l'in- stallation n'est plus alimentée avec du courant.
Ce cas se présente, par exemple, quand par suite d'un court-circuit dans l'installation la tension de service, produite par la génératrice, diminue fortement.
Si la tension secondaire, fournie par l'enroulement 7, est supérieure à la tension minimum, le relais V. après -son déclenche- ment, c'est-à-dire quand on cesse d'agir sur la manette'-13. reste enclenché de lui-mme pour la raison que le contact de gauche, des contacts actionnés par ce relais, reste à sa position Active. Afin qu'une diminution de courte durée de la tension de service ne pro- voque pas la mise hors d'action des contacts par le relais V, on branche sur la bobine de ce relais un condensateur 32.
La tension secondaire de l'enroulement 7 agit non seulement sur le relais V mais élément sur la bobine 1 du relais II quand -
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et <.;1""1' 1"" '+':"ll":: GlU' 1:3 contact du. r:1:::.ifl I 3d trouve '1., sa posi- tion ia<<c iue. balle que uontrée. cette position correspondant à un Ht't i.i.:: d'=ut de l'installation.
A l'aide de la bobine 1 du ro- lais II on ferais la circuit du. fil protecteur en. passant par les résistances 21 Fortement ohmiques* Si le fil protecteur n'est pas abîmée une faible intensité de courant, par exemple de quelques ma, traverse la bobine 1 du relais II dont le contact vient occuper sa position active,
De cette manière. aussi longtemps que le contact du relais à retardement II se trouve encore à sa position de repos, enfuit agir la tension, fournie par l'enroulement secondaire 8, sur la.
bo- bine du relais IV dont les contacts sont commutés de sorte que la tension de cet enroulement secondaire 8, par exemple une tension alternative de 20V, agit sur le "montage en pont", c'est-à-dire sur les fils u et v, Par la branche du pont dont question plus haut. ne peut pas passer du courant Quand l'état de l'installation est normal. A cette branche du pont appartient la bobine 2 du relais I.
Quand ce relais est excité lors de la mise en marche de l'installa- tion, c'est-à-dire lorsqu'un courant important circule dans la bran- che du. pont, la bobine 1 du relais II est mis hors d'action de sor- te que les relais III et IV cessent également d'être alimentés.
Corme on le verra par les explications supplémentaires données plus loin au sujet du fonctionnement, l'enclenchement du relais I ne peut faire intervenir la tension -de service. Par contre, quand l'instal- lation fonctionne, l'enclenchement du relais I met la tension de servies hors d'action.
A cause de la résistance 25 établie en amont et du condensa- teur 24 branché en dérivation, le relais III intervient vec un re-
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tard eOllsid'1':")bJ..3. La durée nécessaire pour la cO!l,:m\lt8tton du con- 'i.'?C3 i du " -1 r,' ITI ;;,,t "'' pour prolloqLt'3r, 3n l;{ (l( défauts :ï?.C::; J. 'installation, 1- LI '-', ';r1r":Il'Jr.len du. relaxa II (U. l 1....".">, "l'I('l,) "'"").1.. du r-'!<71"" I. cd ceci r Lt '= . eu lieu, on obtint d'abord, par oor.- G;E# L,;. ms .'1!7 c'Jvl". . t ('l t'.-'.1 .; ' .. C.1 m Jl l j. ,.t : ¯ f? ' L, ! 'i L c'i 1 . i! ,"''",' i 'Ç,.
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qu'à sa position active, quelle relais IV cesse d'elle alimenté.
De cette manière on met hors d'action la tension alternative uti- lisée pour la vérification et dérivée de l'enroulement secondaire 8..
La bobine d'attraction et la bobine de retenue sont alimentées en courant par le contact actif du refais III. Après l'enclenchement du relais, la bobine d'attraction est mise hors d'action.
La lampe de signalisation ou de contrôle 12 brûle faiblement aussi longtemps que le relais III n'a pas encore été enclenché.
L'allumage complet de cette lampe montre que la tension de service agit sur l'installation et que celle-ci est intacte.
Par contre si, lorsque la tension de vérification intervient, l'installation d'éclairage de la galerie présente déjà un défaut, le relais I est connecté et, par conséquent, le relais II est dé- clenché ou le relais II se déclenche sans que le relais I soit com- muté, srvant que le relais III puisse agir et faire intervenir la tension de service, c'est-à-dire pendant la durée de la vérifica tion. Dans le premier cas (commutation du relais I) un défaut do faire cesser la symétrie du montre en pont, par exemple par con- tant d'un fil extérieur avec le fil protecteur de sorte que dans le fil d'équilibrage et, par'conséquent, dans la bobine 2 du relais I peut alors passer un courant suffisamment-intense à l'aide duquel le relais I peut être excité.
Dans le deuxième cas (le relais II est lâché ou déclenché sans que le relais I soit commuté) le fil protecteur peut être rmmpu de sorte que le rais II sépare à nou- veau les relais de commande III et IV de. la source de tension avant que le relais à retardement III puisse commuter.
Quand un défaut se produit dans l'installation au cours du fonctionnement, on obtient. comme le relais II cesse d'être exc@@e que le relais' III et le relais contacteur 17 lâchent. Comme l'inter- rupteur à tambour 11 reste en action dans les deux cas et, par con- séquent, aussi le relais V, il suffit que dans ce cas seul le rac- cord à fiches terminal, comme décrit plus haut, soit déplacé depuis son endroit d'accouplement à l'endroit d'accouplement de l'installa-
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tion d'éclairage jusqu'à ce que le défaut, par découplement systé- matique d'une section de cette installation après l'autre, ait été décelé.
A ce moment, auquel le raccord à fiches terminal est ralié à un circuit sans défaut, le relais II enclenche à nouveau. et. en- suite, le relais IV. Quand sa période de retardement est terminée, le râlais III commute à nouveau ce qui met hors d'action la tension de vérification et fait intervenir la tension de service totale.
Il en résulte que l'installation d'éclairage fonctionne à nouveau.
Pendant la signalisation, le relais II continue à être exci- té par la deuxième tension de 'courant continu (enroulement secon- daire 7 du transformateur 6) ce qui empêche, par cette méthode d'in- terrompre la tension de service et de la remettre en action et évite une mise hors d'action du contrôleur de circuit. Tout autre déran- gement de l'état d'équilibre du montage en pont, qu'il soit produit par des défauts du genre susindiqué dans l'installation d'éclairage ou par la mise hors d'action d'une des résistances du pont, provoou-' aussi une mise hors service immédiate de cette installation par le contrôleur de circuit et la remise en action de la tension de ser- vice n'est possible que lorsque le défaut qui a provoqué cette mise hors service, est écarté.
Les fusibles 30 et 31, à action rapide et établis en amont du transformateur 6 interviennent en cas de court-circuit entre les fils extérieurs il et v pour interrompre, en un temps extrêment court, l'alimentation de l'installation en courant.
Une touche d'essai 34. permet d'interrompre le circuit reliant le fil protecteur S aux valves de redressement 16 et 23. On peut également courtcircuiter le fil qui relie, par l'intermédiaire de la résistance 35, le fil sous tension v aux valves de redressement.
Dans le premier cas. la bobine 1 du relais II doit commuter et dans le deuxième cas la bobine 2 du relais I doit être excitée. Dans les deux cas, il se produit une mise hors d'action. On peut déterminer ainsi si le mentage est intact.
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La fig. 2 comprend les éléments de couplageidentiques à ceux décrits et représentés à la fig. 1. I, II, III, IV et V désignent tant les éléments de couplage faisant partie des relais correspon- dants oue les contacteur actionnés par les dits éléments. G1r1 et
G1r2 désignent les redresseurs qui, sous la forme de transformateurs, sont reliés en amont des deux enroulements (7 et 8 de la fig. 1); le dit transformateur étant désigné par Tr à la fig. 2. Ici les ré- 'sistances différentes sont répérées par des désignations différentes, à savoir Wl' w , W3, W4, W5, tandis que pour des condensateurs dif- férents on a choisi les désignations C1 C2.