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"Perfectionnements relatifs à des systèmes de proteotion contre les faites à la terre"
La présente invention cet relative à des systèmes de protection contre les fait*$ à la terre, télé qu'on les utilise en liaison avec des moteurs électriques polyphasée et d'autres équi- pemente électriques, en particulier dans les mines de oharbon.
Un tel équipement dépend habituellement pour son fonctionnement d'un transformateur dit à équilibre de noyau, qui fournit un signal é- leotrique dans le oaa d'une mine à la terre accidentelle* Dans ce but, le noyau du transformateur est conçu de façon à supporter des flux magnétiques qui sont fonction du courant dans les trois pha- ses du système d'alimentation. En l'absence d'une mise à la ter-
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re accidentelle, le flux magnétique résultant est égal à sére, mâle aussitôt qu'un défaut survient sur l'une des trois phases, un cou- rant de déséquilibre circule, provoquant un flux résultant dans le noyau, qui induit une tension dans un enroulement de aortie au- xiliaire.
C'est cette tension qui représente le signal prégité et elle est alors utilisée pour faire fonctionner un relais ou une autre forme de dispositif protecteur, afin d'ouvrir le oontaoteur d'alimentation principal du système. Si, toutefois) il existe un défaut par exemple dans le transformateur à équilibre de noyau ou dans une autre partie quelconque du système protecteur, le relais ou autre dispositif de protection peut ne pas fonctionner en cas de mise à la terre accidentelle.
Suivant la présente invention, le transformateur à équi- libre de noyau dane un tel système possède deux enroulements auxi- liaires, dont le premier est connecté à une source de tension en courant alternatif possédant une relativement haute fréquence, au moins plusieurs fois supérieure à la fréquence du réseau de distri- bution et dont le second est connecté de façon à commander le cou- rant de sortie d'un transistor possédant des caractéristiques tel- les qu'une tension à la fréquence du réseau de distribution indui- te dans le second enroulement auxiliaire par suite d'une mine à la terre accidentelle tend, alternativement, à bloquer et à aurmodu 1er le transistor au cours des demi cycles alternés.
Le signal de sortie du transistor, après amplification si nécessaire, com- mande le courant dane l'enroulement primaire d'un transformateur de sortie dont l'enroulement secondaire est connecté de façon à faire fonctionner un relais ou une autre forme de dispositif pro- tecteur qui sert, lorsqu'il est mis en action, à ouvrir un oontao- teur principal dans le circuit d'alimentation de l'équipement élec- trique à protéger, les caractéristiques du transformateur de sor- tie et du relais étant telles que le relais est mis en action par un signal de sortie provenant du transistor à ladite fréquence re- lativement élevée mais non pas par un signal de sortie à la fré-
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quenoe du réseau de distribution.
Le fonctionnement de et circuit est le vivant. ])au les conditions de fonctionnement normales, c'est-à-dire en l'ab- sono* d'une mise à la terre accidentelle, le couplage entre les deux enroulements auxiliaires sur le noyau du transformateur à é- quilibre de noyau procure un signal d'entrée à haute fréquence pour le transistor qui agit en tant qu'amplificateur. Le signal de sortie du transistor, qui commande le courant dans l'enroule- ment primaire du transformateur de sortie, procure un signal de sortie suffisant à partir de l'enroulement secondaire pour mainte- nir le relais protecteur dans son état de fonctionnement.
Dans le cas d'un défaut, toutefois, le relais retombe et c'est ceci qui amorce alors l'action de protection par ouverture du contacteur d'alimentation principal. La raison en est que s'il existe une mise à la terre accidentelle sur le système d'alimentation à par- tir du réseau, il y aura une tension supplémentaire induite dans le second enroulement auxiliaire sur le transformateur à équilibre de noyau qui a la fréquence du réseau de distribution, c'est-à-dire 50 cycles par seconde. Cette tension à 50 cycles sera superposée sur la tension à haute fréquence et aura pour ffet de supprimer ; la composante à haute fréquence dans le signal de sortie du tran - sistor qui fait fonctionner le relais.
Comme indiqué ci-avant, ! les caractéristiques de l'amplificateur à transistor sont telles que le courant alternatif à 50 cycles tend, alternativement, à bloquer et à surmoduler le transistor au cours des demi-cycles al- ternés. Dans l'état de blocage, le oourant de collecteur du tran- sistor est égal à zéro, tandis que dans l'état de surmodulstion la tension de collecteur est approximativement égale à zéro. Dans ces deux conditions, le oourant à haute fréquence et la composante à 50 cycles sont tous deux pratiquement supprimés.
Pour éviter la possibilité qu'un courant à 50 cycles appliqué à l'enroulement primaire du transformateur de sortie, à cause d'un défaut d'élé- ments constitutifs ou d'un endommagement du câblage puisse mainte- nir le relais en fonctionnement, le transformateur est conçu
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de façon à offrir une beaucoup plan faible impédance au.* codant à 50 cycles qu'au, courant à haute fréquence, qui peut avoir une fréquence de 5 cycles par seconde, par exemple.
Par conséquent, la chute de tension dans l'enroulement primaire et donc la tension de sortie de l'enroulement secondaire seront beaucoup plus faible pour le courant à 50 cycles que pour le courant à haute fréquence* Il en résulte qu'un point sera atteint au cours de la suppression du courant à haute fréquence pour lequel la tension secondaire du transformateur de sortie n'est pas suffisamment élevée pour main- tenir le relais en fonctionnement.
.±tant donné que l'effet d'une aise à la terre accidentel- le est de provoquer la chute du relais plutôt que son fonctionne- ment comme dans les types de systèmes antérieure, l'action de pro- tection sera provoquée soit dans le cas d'une mise à la terre acci- dentelle dans le système de réseau de distribution, soit dans le cas d'un défaut quelconque dans le système de protection lui-même, étant donné que ceci provoquera la chute du relais, comme indiqué ci-avant. En d'autres mots, le système protecteur est du genre à auto-sécurité. C'est principalement l'utilisation d'un courant à haute fréquence pour le fonctionnement du transistor et donc du relais qui assure que le circuit indiqua un défaut quel que soit ce défaut.
Un tel résultat ne peut pas être obtenu, par exemple, en utilisant un courant alternatif redressé pour le système dans son ensemble, parce qu'un défaut dans un redresseur n'amènerait pas nécessairement le relais à retomber. En d'autres mots, il se- rait possible qu'un défaut survienne sur le système protecteur lui-même sans qu'une action de protection soit déclenchée,
D'autres détails et particularité de l'invention ressor- tiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non li. mitatif et en se référant au dessin annexé, qui un schéma de cir- cuit.
Les trois phases du système de distribution sont repré- sentés en 1, 2 et 3 et l'équipement électrique devant fonctionner
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à partir de cette alimentation est représenté sous la forme d'un moteur triphasé M, à titre d'exemple. L'alimentation vers le mo.' teur M passe par un oontaoteur triphasé 4 comportant une bobine d'aotionnement 5, dont l'alimentation est dérivée des conducteurs 1 et 2 et dont le circuit comprend les contacta 6 d'un relais de protection R et également un circuit de fermeture représenté, pour la simplicité, sous la forme d'un commutateur 7. Les conducteurs 1, 2 et 3 passent par les enroulements principal d'un transforma- teur à équilibre de noyau, représenté schématiquement en CBT.
Ces enroulements principaux sont espacés sur le noyau de tir de façon à empêcher la production d'un flux pendant les pointes de courant dans les conditions de démarrage du moteur. Le noyau de ce trans. formateur possède deux enroulements auxiliaires 11 et 12.
L'enroulement auxiliaire 11 est alimenté avec un courant alternatif à une relativement haute fréquence, de 500 cycles par seconde, à partir d'un oscillateur à transistor représenté schéma- tiquement en 13. L'alimentation de cet oscillateur et du rente du circuit de protection est dérivée d'un transformateur d'alimen- tation 14 connecté entre les conducteurs 1 et 2 du réseau de dis- tribution, Le signal de sortie du transformateur 14 est redressé par un redresseur à deux alternances 15 et la tension est stabi- lisée à l'aide d'un circuit de stabilisation présenté schémati- quement en 16.
En particulier dans le cas de l'usage dans des mines de charbon, l'appareillage électrique doit fonctionner oor- rectement même lorsque l'on rencontre de forte écarta par rapport à la tension d'alimentation nominale. L'inclusion du circuit sta- bilisateur 16 assure que le système fonctionne correctement dans une large gamme de tensions d'alimentation.
Ajouté 3 mots Pendant le fonctionnement normal, c'est-à-dire en l'ab- Approuv @ nonce d'une mise à la terre accidentelle, la seule tension indui- te dans l'enroulement auxiliaire 12 est celle obtenue à partir de courante dans les l'enroulement auxiliaire 11, étant donné que les/conducteurs 1, 2 et 3 sont équilibrés et ne produisent aucun flux résultant. L'en-
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roulement 12 par conséquent recueille un signal ayant une fréquen- oe de 500 cycles par seconde, tel que produit par 1 'oscillateur 13.
Ce signal est appliqua entre la base et l'émetteur d'un tran- sistor T, qui possède un circuit de polarisation comportant un condensateur 17, une résistance 18 et une inductance 19. La pré- senoe de l'inductance empêche les transitoires à haute fréquence survenant sur les câbles d'alimentation du réseau de distribution (en général pendant la commutation) de faire fonctionner le relaie R et de produire ainsi dos indications parasites de mise à la ter- re accidentelle. Le condensateur 17, d'un autre cote, offre une très forte impédance aux courante dont la fréquence est inférieure à 50 cycles par seconde.
Le signal de sortie du transistor 7, qui possède également une fréquence de 500 cycles par seconde, est amplifié à l'aide d'un amplificateur 20, dont le circuit de sortie alimente l'enroulement primaire d'un transformateur de sor- tie 21. L'enroulement primaire du transformateur offre une rela- tivement forte inductance au signal à haute fréquence, de telle sorte qu'une forte proportion de la chute de tension totale sur- vient dans cet enroulement primaire, Il en résulte qu'une haute tension correspondante apparaît aux bornes de l'enroulement se- oondaire représenté en 22.
Cet enroulement possède une prise mé- diane connscgés à une bone du relaie de protection R, tandis que les extrémités de l'enroulement sont ohaoune connectées par un redresseur à une alternance 23 à l'autre borne du relais R. Ceci produit un redressement efficace des deux alternances et, dans ces conditions, la tension provenant de l'enroulement secondaire 22 est suffisante pour faire fonctionner le relais R de façon à fermer ses contacts 6 et ainsi à fermer le circuit vers la bobi- ne d'aotionnement 5 du oontaoteur principal 4*
Le transformateur de sortie 21 comporte également un au- tre enroulement secondaire 24 aveo un condensateur 25 connecté à ses bornes.
Si, pour une raison quelconque, des transitoires à haute fréquence de D'ordre de 5000 cycles par seconde apparaissent
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aux bornée du. transformateur 21, l'enroulement 24 sera fortement chargé, ce qui réduit la tension dans l'enroulement 22 et amené le relais R à retomber.
Dans le cas d'une mise à la terre accidentelle, les courante dans les conducteurs 1, 2 et 3 seront déséquilibrée et il y aura un flux à 50 cycles résultant dans le noyau du trans- formateur à équilibre de noyau CBT. Le signal recueilli par l'en- roulement 12 aura par conséquent une composante à 50 cycles et, comme décrit précédemment, la présence de cette composante sert à supprimer la composante à haute fréquence dans le signal de sor- tie du . ... transistor T.
L'enroulement primaire du trans- formateur de sortie 21 présentera au signal à 50 cycles une beau- coup plus faible inductance qu'au signal à 500 cycles et, par oon-i séquent, la proportion de la chute de tension totale dans l'en- roulement primaire sera inférieure de façon correspondante. Il en résultera que la tension secondaire du transformateur ne sera pas suffisante pour faire fonctionner le relais R qui retombe de fa- çon à provoquer l'ouverture du contaoteur prinoipal 4.
C'est le fait que l'action protectrice est provoquée par la chute du re- lais R plutôt que par son fonctionnement qui est principalement responsable de ce que le système assure sa propre sécurité. L' ' on se rendra compte que tout défaut des divers éléments décrits tendra à supprimer l'alimentation du relais et amènera ainsi le système de protection à entrer en action, même s'il n'y a pas né. @ cessairement une mise à la terre accidentelle.
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