Installation de protection d'un réseau électrique. On sait que la tendance actuelle est d'aug menter le plus possible la rapidité de fonc tionnement des relais. En particulier, celle-ci n'est pas limitée par celle des disjoncteurs, même lorsqu'il s'agit de sélectionner les dé clenchements, car la sélection peut toujours être obtenue par des dispositifs temporisateurs spéciaux. Avec des relais utilisant le mouve ment d'équipages matériels, on sera toujours limité par l'inertie, les frottements, etc.
La présente invention cherche à réaliser la détection de défauts et la commande du dé clenchement du réseau, au moyen d'agents physiques dont l'inertie est inférieure ou égale à celle des courants électriques, notam ment au moyen de rayons lumineux et en particulier de rayons cathodiques.
On sait, en effet, que les rayons cathodi ques produits dans un tube de Braun ont une vitesse proportionnelle à la racine carrée de la tension génératrice; on sait, de plus, que les déviations 8 des rayons cathodiques par des champs électriques e et magnétiques h sont régies par des relations faisant intervenir cette vitesse et la grandeur du champ, c'est- à-dire:
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C'est sur ce principe qu'est basé l'objet de l'invention.
Celui-ci est caractérisé par la combinaison .d'un tube à rayons cathodiques avec un disjoncteur de réseau automatique à commande mise sous la dépendance du faisceau; de rayons cathodiques du tube et des moyens pour influencer le faisceau de rayons cathodiques du tube en dépendance d'une grandeur dans le réseau (courant, ten sion, impédance, etc.), le tout étant établi de telle manière que la manifestation de cette grandeur @à une valeur anormale pré déterminée soit détectée par le faisceau de rayons cathodiques et que celui-ci soit alors amené à faire commander le déclenchement du disjoncteur du réseau.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple et schématiquement, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 donne le schéma d'une forme d'exécution dans le cas particulier où l'on désire s'assurer une protection à minimum d'impédance, utilisant en outre des ondes porteuses de haute fréquence.
Un tube de Braun 2 est soumis à la ten sion de la ligne 1, redressée et égalisée par un dispositif approprié formé ici par le ké notron 14 et le condensateur 15. Cette ten sion donne naissance @à un courant électro nique ou faisceau de rayons cathodiques 3, lequel, convenablement concentré par une bo bine de concentration 4, est soumis à un champ électrique produit entre les plaques déviatrices 5 et proportionnel au courant de la ligne.
Cette proportionnalité est obtenue au moyen d'une résistance 6 insérée dans le secondaire d'un transformateur d'intensité 7 branché dans la ligne, alors -que les deux plaques 5 sont reliées respectivement aux deux extrémités. @6', & " de cette résistance, l'un des pôles, 6", étant mis à la terre.
Le faisceau -de rayons cathodiques 3 est dévié sous l'influence du champ et, si l'on considère la tache cathodique 8, point d'im pact du faisceau sur un écran fluorescent 9, l'abscisse de cette tache par rapport au cen tre 10 de l'écran 9 est proportionnelle au champ<I>la,</I> c'est-à-dire au courant<I>I</I> dans la ligne et inversement proportionnelle à la vi tesse v du courant électronique, c'est-à-dire à la tension U de la ligne. L'amplitude maxi mum de cette déviation est donc inversement proportionnelle à l'impédance de la ligne.
Le tube :à rayons cathodiques 2 est com biné avec une cellule photoélectrique 11. masquée par un diaphragme 17, et disposée de façon à iêtre impressionnée lorsque la tache cathodique a une position correspondant à un minimum d'impédance convenablement choisi. A ce moment, la cellule photoélec trique 11 commande un émetteur à haute fréquence 12, dont l'émission n'est reçue par le récepteur 12', situé à l'extrémité éloignée de la section à protéger, que si la cellule photoélectrique 11' qui s'y trouve est im pressionnée au même instant par le faisceau de rayons cathodiques 3' d'un tube 2' corres pondant.
Or, si le défaut est extérieur à la section à protéger, et dans ce cas seulement, les amplitudes des faisceaux de rayons des tubes 2, 2' sont de même sens à un instant donné; si la cellule 11' est -à la position homothétique par rapport à la cellule 11 à l'extrémité de la section, de façon que la cellule 11' se trouve à droite du centre 10' de l'écran fluorescent 9' en position diamé trale à la même distance que la cellule 11 se trouve à gauche du centre 10 de l'écran fluorescent 9, l'émission ne sera reçue qu'au seul cas de défaut intérieur à la section.
On pourrait aussi disposer plusieurs cel lules photoélectriques correspondant à plu sieurs impédances critiques et commandant des relais intermédiaires convenablement tem- poris6s; et, en particulier, on pourrait faire usage d'un damier continu de cellules photo électriques.
Les applications décrites ci-dessus sont données à simple titre d'exemples; en parti culier, l'invention est applicable à la réali- satïon d'installations dont les relais seraient. sensibles à une toute autre quantité que l'im pédance d'une ligne.
On voit par ce qui précède que le tube à rayons cathodiques dans l'installation décrite constitue en quelque sorte un relais de pro tection, le tube étant alimenté par le courant et la tension du réseau à protéger. Cepen dant, dans cette installation, il est indispen sable que la tension d'alimentation du tube à rayons cathodiques soit préalablement re dressée et filtrée suivant les procédés connus à cet effet.
Il est donc avantageux, pour influencer le faisceau de rayons cathodiques du tube, de prévoir des moyens permettant de s'af franchir de cette nécessité qui, dans certains cas, constitue un sérieux inconvénient. Ces moyens peuvent, être établis de façon que le tube à rayons cathodiques soit soumis à une différence de potentiel alternative, l'écran fluorescent étant alors frappé par les rayons seulement pendant une alternance par pé riode, le rôle des électrodes étant inversé pen dant la deuxième alternance, et les rayons venant alors frapper l'électrode opposée à l'écran fluorescent.
En outre, la vitesse de ces rayons varie au cours de l'alternance utile suivant la loi même de variation de la tension du réseau (c'est-à-dire suivant une loi sensiblement sinusoïdale). Dans ces con ditions, la déviation du faisceau cathodique obtenue, comme précédemment, par un champ magnétique constant varie entre l'infini (pour les vitesses infiniment petites des rayons) et un minimum correspondant au maximum de la tension anodique. Si, au lieu de ce champ magnétique constant, on fait agir un champ alternatif, créé par le courant du réseau, la.
déviation à un instant t, sera proportionnelle à l'expression
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où I et U désignent respectivement les va leurs maxima de l'intensité et de la tension, 9p le déphasage du courant sur la tension et w la pulsation de ces deux grandeurs. Cette expression passe par un maximum qui est fonction de -p et ne représente de la sorte aucune constante caractéristique du réseau.
On ramène ce cas à celui de l'alimenta tion en courant continu en imposant un dé phasage propre qq' au cireuit des bobines dé- viatrices, pour compenser le déphasage p du réseau; le champ magnétique déviateur est alors en phase avec la tension du réseau et, par suite, avec la tension anodique du tube qui lui est proportionnelle; la déviation reste constante pendant toute l'alternance utile, et proportionnelle, comme dans le cas de l'ali mentation en courant continu, à l'inverse de l'impédance du réseau (c'est-à-dire à sa con ductance).
Le déphasage 9p d'un réseau de distribu tion variant d'ordinaire entre des limites assez rapprochées, on peut se contenter d'im poser un déphasage compensateur cp' constant calculé pour la valeur moyenne de < p;
<I>on</I> ob tient dans ces conditions sur l'écran fluores cent, au lieu d'une tache ponctuelle, un court segment de droite, dont la longueur dépend des oscillations de la différence ( < p- cp'), mais, comme cette différence reste toujours faible, cette modification de la tache ne di minue pas l'efficacité du dispositif, l'impé dance du réseau étant toujours en cas de dé faut, nettement différente de ce qu'elle est en service normal.
Dans l'installation décrite -en regard de la fig. 1, l'énergie électrique du réseau doit d'abord être convertie en énergie lumineuse, puis transformée à nouveau en énergie élec trique. Cet inconvénient se traduit par quel ques complications dans la mise en aeuvre de l'installation.
La fig. 2 montre un exemple d'installa- tion, dans lequel les complications ci-dessus sont évitées. - Dans cet exemple, le faisceau de rayons cathodiques 3 du tube à rayons cathodiques 2 trouve sur son trajet une électrode supplé mentaire, dite écran obturateur 20, percée d'une ouverture 21 et portée au potentiel de l'anode; ou rendue légèrement négative par rapport à cette -dernière; tous les électrons venant au contact de cet écran sont absorbés et ne peuvent atteindre une deuxième élec trode supplémentaire, dite écran collecteur 22, placée derrière l'écran 20.
Si maintenant la déviation du faisceau 3 est telle qu'il passe par l'ouverture 21, les électrons viennent frapper l'électrode 22 reliée à l'anode par l'intermédiaire de la résistance 23; celle-ci est donc parcourue par un courant qui peut provoquer le déclenchement du disjoncteur à commander (non représenté) ; à cet effet, la chute de tension due au passage, dans la résistance 23, du courant électronique du tube à rayons cathodiques est utilisée soit direc tement, soit après amplification préalable, pour polariser la grille d'un tube à décharge commandant la bobine de déclenchement du disjoncteur (non représenté).
Dans ce cas, on est à même d'amplifier dans le tube à rayons cathodiques même le courant fourni par le faisceau de rayons ca thodiques: il suffit, à cet effet, de constituer l'électrode ou écran collecteur 22 en une ma- tière à forte émission secondaire et de placer en regard .de celle-ci une troisième électrode auxiliaire disposée pour recueillir l'émission totale; la résistance 23 est alors placée entre cette troisième électrode auxiliaire et l'anode du tube.
Pour pouvoir régler les conditions défec tueuses du réseau pour lesquelles le déclen chement du disjoncteur doit se produire, des moyens peuvent être prévus pour faire varier la position de l'ouverture 21 de l'écran obtu rateur 20.