Appareil pour la commande de circuits électriques. La présente invention a pour objet un appareil pour la commande, locale ou à dis tance, de circuits électriques, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur à vitesse cons tante et un moteur synchrone dont la. vitesse est proportionnelle à la fréquence du réseau de distribution. Ces moteurs entraînent, cha cun dans des sens opposés, l'une de deux den tures d'un train d'engrenages différentiel. L'élément planétaire de ce train différentiel fait. tourner un arbre à cannes lorsqu'il reçoit.
de ces dentures un mouvement d'entraîne ment, par exemple lorsque la fréquence du réseau est modifiée par rapport à sa valeur normale. L'arbre à cames est pourvu d'une came au moins, disposée pour actionner un contact au moins, commandant un circuit électrique.
L'appareil selon l'invention est particuliè rement bien adapté pour être utilisé comme orriane de répartition de la charge d'un ré seau dans lequel celle-ci est. contrôlée par la direction de la centrale et son application dans ce but ;Sera particulièrement décrite ci- dessous.
Les difficultés provoquées par la situa tion d'après-guerre, dans l'approvisionnement en combustible, dans plusieurs paz-s, ont. attiré l'attention sur la nécessité pour les centrales de distribution d'électricité d'être en mesure de contrôler à volonté l'emploi et l'usage de ].'électricité par des appareils et dans des buts non essentiels et.
d'être ainsi capables d7élimi- lier temporairement du réseau de tels appa reils, afin d'assurer l'alimentation en courant des consommateurs utilisant le courant dans des buts essentiels, durant les périodes de pé- nur ie decombustible ou durant les pointes de consommation.
L'interruption complète du réseau d'alimentation de certains consomma teurs, telle qu'on l'effectue actuellement, en Clrande-Bretagne par exemple, durant les pé riodes de pénurie de combustible, pourrait ainsi être évitée, en utilisant l'appareil selon l'invention pour commander l'alimentation des appareils consommateurs non essentiels tout au cours de ].'année,
de façon que l'éco- noanie annuelle de combustible désirée pour rait être obtenue en étendant cette économie sur une plus longue période au lieu d'atten dre que les stocks de combustible aient. été réduits à Lui minimum. Un tel appareil assu rerait. aux autorités compétentes un contrôle complet des pointes de demandes @de leur ré seau en leur permettant de déclencher les appareils consommateurs non. essentiels lors que la. charge maximum admissible risque d'être dépassée.
Dans une forme d'exécution préférée, l'appareil ide commande coopère avec un dis positif de déclenchement à maximum de de mande ou relais de surcharge qui peut être réglé pour mettre hors circuit une partie des appareils ,d'un consommateur lorsque sa. de mande maximum dépasse une valeur déter minée à l'avance.
Ainsi, avec un tel ensemble, il sera possible aux autorités de faire un contrat à tarif double avec chacun des ,con sommateurs, en basant ce contrat sur une charge trimestrielle ne dépendant pas, comme jusqu'ici, de facteurs empiriques, tels que la surface d'atelier occupée ou la charge con nectée, mais d'une demande maximum à la quelle le consommateur accepte de se limiter.
Ainsi également, un consommateur pourrait avoir .des installations représentant une con sommation totale de 10 1@-#V par exemple, irais il pourrait s'entendre avec les autorités pour ne pas utiliser plus de 3 k-V à la- fois et son forfait serait alors basé sur une consommation de 3 1#.WV et le dispositif de charge maximum serait réglé par les autorités de façon à fonc tionner pour mettre hors circuit une partie des installations de ce consommateur dès que la charge totale que représente son installa tion en circuit dépasse les 3 <RTI
ID="0002.0011"> kNV du contrat.. De plus, cet. appareil de commande permet trait de régler le dispositif de maximum de charge pour mettre hors circuit en premier lieu ceux des appareils du consommateur que celui-ci considère lui-même comme n'étant. pais essentiels: dans le cas d'un consomma teur, une partie de son dispositif d'éclairage par exemple, -dans le cas d'un autre consom mateur, ses appareils de chauffage.
L'appareil de contrôle de la. fréquence utilisé à la centrale de distribution d'électri cité est bien connu et l'emploi d'un tel appa reil dans les buts que poursuit l'invention est très avantageux. Pour actionner les relais .sé lecteurs branchés aux points de réception, on modifie la fréquence dans une faible mesure, par exemple d'un quart de cycle, par rapport à osa valeur normale contrôlée.
Une faible va riation de cet ordre de grandeur et pendant une période de temps limitée, pendant la quelle sont opérées les sélections ou les com mandes désirées, n'aura aucun effet nuisible à la station de distribution ni sur les circuits des consommateurs qui ne remarqueront. en rien cette faible variation.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme -d'exécution préférée de l'appareil selon l'invention. La<B><U>fi-.</U></B> 1 montre une vue de côté en élé vation -de cet, appareil.
La fi-,. 2 -unie vue cil perspective et agran die.
La fig. 3 est. le schéma électrique de l'ap pareil.
Dans les fig. 1 et , un moteur à vitesse constante 1 entraîne la couronne dentée \? d'un train d'engTenages différentiel 3, par l'intermédiaire d'un train tl'eng-renages q, ). Ce moteur peut être une horloge remontée électriquement ou un moteur à. ressort, ou encore un petit moteur à faible vitesse, à. pôles auxiliaires et à disque de Ferraris équipé d'un dispositif d'échappement d'hor logerie commandé par un ressort., qui main tient constante la. vitesse de l a denture coni que 2.
Ce moteur peut également. être un mo teur synchrone alimenté par le courant du réseau et équipé d'un dispositif d'échappe ment d'horlogerie commandé par un ressort. L'autre denture conique 6 du train d'engre nages différentiel 3 est entraînée par l'inter- inédiaire du train d'engrenages 7, 8, 9, 10, 11, 12, par un moteur synelirone <B>13)</B> dont la vitesse est. proportionnelle à la fréquence du réseau.
Les trains d'engrenages 4, 5 et 7, 8, 9, 10, 11, 12, par l'intermédiaire desquels les deux moteurs 1 .et 13 entraînent les dentures \? et 6 du train d'engrenages .différentiel 3, ont. un rapport de vitesses tel que lorsque la fréquence du réseau qui contrôle la vitesse du moteur synchrone 13 est normale, la denture 6 en traînée par ce moteur synchrone tourne à une vitesse légèrement supérieure, de 2 % pai- exemple, à la vitesse de l'autre denture \', entraînée par le moteur à vitesse constante 1.
Cette différence :de vitesse fait tourner un pignon planétaire 14 et son arbre 1.5, lequel entraîne un arbre à. cames 16 par l'intermé diaire d'engrenages 17 et 18 et d'un accou plement, à friction 19.
L'arbre à cames 16 peut tourner soit dans un sens, soit dans l'autre et. décrire un arc limité par une butée 20 sur laquelle vient s'appuyer un organe saillant 21 solidaire de l'arbre à cames 16. Lorsque l'organe saillant 21. s'appuie contre la butée 20, l'accouplement. à friction 19 patine.
L'arbre à cames 16 porte une série de cames 22 à. 27 qui ouvrent successivement. et maintiennent, ouverts une série de contacts 28 à 33 lorsque cet arbre tourne d'une de ses positions extrêmes en :direction de l'autre. Lorsque l'arbre à cames 16 revient de cette autre position limite vers la première, les ca mes 22 à 27 ferment successivement et main tiennent. fermés les contacts 28 à 33 auxquels elles sont. associées.
La fig. 3 est le schéma électrique de l'ap pareil. Les contacts 28 à 33 actionnés par les cames 22 à 27 sont connectés en série avec une batterie d'alimentation 34 fournissant du courant à des relais 35 à. 40 dont. les contacts 41 à 46 enclenchent ou déclenchent des cir cuits de charge non essentiels 47 à 52 du con sommateur, alimentés par le réseau 54 et 55. Les contacts 28 à 33 sont normalement ou verts et les circuits de charge 47 à 52 sont enclenchés par les contacts 41 à 46 des relais.
Le circuit 53 représente un circuit. de charge essentiel (par exemple l'éclairage) et. n'est donc pas commandé par l'appareil.
Le moteur à vitesse constante 1 et. le moteur synchrone 13 sont alimentés par des bornes 56 synchrone 57 du réseau. Les contacts 58 d'un relais de sur e.harge (dont. l'armature est représentée en 59 et l'enroulement en 60) enclenchent, ou déclenchent l'alimentation (lu moteur syn chrone 13 et l'enroulement 60 du relais de surcharge peut être branché en série et être parcouru par le courant total fourni au con sommateur, étant branché au moyen d'une barrette 61 qui relie la borne 5.1 à. une borne 62, les bornes d'entrée du réseau étant ainsi reliées à la borne 55 et à une borne 63.
L n relais auxiliaire 71, 72 est également prévu; son enroulement est branché en série avec ce lui du relais 59, 60. Les contacts de ce relais 71, 72 sont normalement ouverts et ferment le circuit d'une lampe ou d'une sonnerie 73 hranchée sur une batterie 74. Les interrup teurs 64à 70 représentent les interrupteurs ma nuels d'enclenchements des circuits de charge. Le fonctionnement de l'appareil comme dispositif de répartition des charges, contrôlé depuis la station centrale de distribution par les autorités compétentes, sera décrit en ce référant au dessin.
Cette description est limi tée au cas d'un seul appareil de commande à distance à relais, mais il est, clair que les au torités compétentes contrôleront simultané ment un grand nombre d'appareils semblables installés cher. les consommateurs.
Lorsque la fréquence du réseau est nor male, l'organe saillant. 21. de l'arbre à cames 16 s'appuie contre la butée 20, l'arbre à, cames étant entrainé par l'.élément planétaire 14 dans un sens déterminé. En effet, les vitesses relatives des dentures 2 et. 6 sont telles que l'élément planétaire reçoit. un mouvement d'entraînement et exerce un couple dans ce sens, faisant. patiner l'accouplement à fric tion 19.
Dans cette position de l'arbre à cames, tous les contacts 28 à 33 sont, ouverts et tous les :circuits de charge contrôlés 47 à 53 sont. fermés, les eornmutateurs manuels 6-1 à 70 étant normalement également fermés. En fi-. 2, l'arbre à cames est représenté dans cette position normale. Lorsque la fréquence du réseau est abaissée .d'une faible valeur, par exemple d'un quart de cycle, à. la. station cen trale, cette variation suffit pour produire un couple de direction opposée et. pour faire tour ner l'élément. planétaire dans le sens opposé.
Les sanies 22 à. 27 ferment, alors successive ment leurs contacts 28 à 33, ouvrant ainsi leurs contacts respectifs 41 à 46 alimentant les charges non essentielles 47 à 52. Il est. avantageux que l'appareil de contrôle soit ainsi sensible à une diminution de la fré quence, car une telle diminution de fréquence a. généralement. lieu lorsque les autorités com- p6t.entes cherchent à réduire la. charge totale.
Normalement, chaque dispositif de contacts commande une partie des appareils eonsom- mateurs de courant. de l'abonné, par exemple, des dispositifs de chauffage électrique, des bouilleurs, des cuisinières, etc., et. les cames 22 à 27 sont disposées, sur l'arbre à cames 1.6, de façon que la première came 22 commande, lorsqu'elle actionne ses contacts 28, la charge 47 que le consommateur choisit lui-même et qu'il considère comme étant la moins essen tielle.
Si le changement de fréquence se pro longe suffisamment longtemps, l'organe sail lant 21 de l'arbre à cames 16 vient buter contre l'autre face de la butée 20 et atteint une position telle que tous les circuits de charge :commandés 47 à 52 soient ouverts. Ce changement de fréquence durera. seulement le temps nécessaire pour réduire la charge com binée de la centrale au niveau désiré, car il est évident que, par un choix judicieux de la, durée du changement de fréquence, un nom bre quelconque de circuits de charge non essentiels commandés (dans les installations de plusieurs consommateurs) peut être dé clenché.
Lorsque ee résultat est. atteint, la fréquence du réseau est ramenée au point. au quel le moteur synchrone 16, dont la vitesse est proportionnelle à la fréquence du réseau, fait tourner la denture 6 à la même vitesse que la, denture 2, entraînée par le moteur à vitesse constante 1.
La fréquence du réseau est maintenue à cette valeur aussi longtemps q 'il est nécessaire de diminuer la charge de la .centrale. Lorsque ce n'est plus le cas, la fréquence du réseau est ramenée à sa valeur normale et la. différence des vitesses des deux dentures 2 et 6 à cette fréquence ramène l'ar bre à cames 16 en position initiale, son organe saillant 21 s'appuyant contre la. butée 20, tous les circuits de charge contrôlés 47 à. 52 étant fermés dans cette position.
Le fonctionnement du dispositif de dé- clenehement. à maximum de demande est eom- plètement indépendant de l'utilisation de l'appareil décrit. Dans ce dispositif, l'enrou lement 60 du relais de surcharge 58, 59, 60 est branché en série dans le .circuit d'alimen tation principal du consommateur, par l'in termédiaire de la barrette de liaison 61. Ses contacts 58 s'ouvrent lorsque lia consomma tion totale dépasse un niveau déterminé, cou pant ainsi l'alimentation du moteur synchrone 13.
Le moteur à vitesse constante 1 entraîne alors le pignon planétaire 2 et l'arbre à cames 16 .dans un sens tel que celui-ci interrompt successivement les circuits -de charge jusqu'à ce qu'un nombre suffisant de ceux-ci ait été interrompu pour ramener la consommation combinée du consommateur à un niveau tel que le relais de surcharge 58, 59, 60 réen- clenche l'alimentation du moteur synchrone 13.
Pendant ce temps, le consommateur devra avoir réduit. sa. consommation de courant au maximum admissible en ouvrant l'un ou plu sieurs des commutateurs manuels 64 à 70, si bien que l'arbre à cames puisse retourner à sa. position initiale, dans laquelle les contact .11 à 46 des relais sont. fermés.
Un relais de surcharge auxiliaire 71, 7 2 est également prévu. L'enroulement 72 (le ce relais est branché en série avec l'enroulement 60 du relais de surcharge 58, 59, 60. Le relais 71, 72 est disposé pour fermer le circuit de l a lampe ou de la sonnerie d'alarme 73, alimenté par la batterie 74, lorsque le courant com biné consommé par le consommateur approche du niveau auquel le dispositif à maximum de demande 58, 59, 60 fonctionne. Ainsi,
le consommateur est averti lorsqu'une surcharge est près de se produire et il peut. prendre les mesures nécessaires pour réduire sa consom- mation de courant. Il. est nécessaire de pré voir un tel dispositif d'avertissement, sans cela, si le consommateur lie se cloutait pas qu'il dépasse la.
charge maximum qui lui est attribuée, le .dispositif à maximum de de mande aurait pour effet (le produire un cycle d'opérations déclenchant et. réenelencliant alternativement ceux ries eirciüts constituant ladite surcharge, par la. rotation alternative en avant et en arrière (le l'arbre à cames 16.
On a. décrit lui cas typique cl'a.pplication de l'appareil, mais il est évident. que celui-ci peut, être adapté à beaucoup d'autres cas<B>(le</B> commandes locales ou à, distance dans des bats de contrôle, par exemple à. des dispositifs de signalisation, au contrôle de l'éclairage des rues et.
au contrôle des dispositifs d'en traînement de eonjonctetirs-disjoneteurs ou d'autres appareils des sous-stations. Pour ces applications et pour d'autres encore, les trains d'engrenages accouplant. les moteurs au train d'engrenages différentiel, ainsi que le train d'engrenages intercalé entre l'engrenage pla- nétaire et l'arbre à cames peuvent, être dis posés de façon que l'appareil soit. sensible aux changements de fréquence de la. façon dé sirée.
Par exemple, si on n'utilise pas de dis positif à maximum de demande, les deux den tures du train. d'engrenages différentiel peu vent tourner à la même vitesse lorsque la fré quence du réseau est normale.
Dans ce cas, l'arbre à cames restera normalement station naire, mais il pourra tourner soit dans un sens, soit dans l'autre lorsqu'on abaisse la fré quence au-dessous de sa valeur normale ou lonvque, au ,contraire, on la fait croître au- de5,ns cle cette valeur. La .construction (le l'arbre à e.ames et des cames associées, ainsi que des contacts que eoininandent ces cames petit être adaptée de Façon à. obtenir la suite d'opérations désirées.
Dans la construction de l'appareil décrit, les contacts actionnés par les cames contrô lent des relais excités par une batterie; il petit être plus adéquat d'exciter ces relais à l'aide d'un dispositif d'alimentation branché sur le réseau de courant alternatif.
Lorsque les cou rants des différents circuit, de charge com mandés le permettent, et selon la construction des contacts actionnés par les cames, on peut se dispenser d'utiliser des relais, les contacts actionnés par les cames étant directement. uti lisés pour enclencher et déclencher les cir- enits commandés.
L'appareil, décrit est actionné par un chan- aenient. de la fréquence du courant fourni par le réseau < le distribution, ce channentent étant effectué pour tune durée déterminée, (le facon. que lorsque les relais de contrôle ou des re lais sélectifs sont utilisés pour effectuer plus d'une seule opération de contrôle ou opération (le yéleetion, ce contrôle ou cette sélection peuvent être rendus dépendants de la durée pendant.
laquelle ledit ehangement de fré quence est effectué.
Jusqu'ici, les appareils de commande à distance destinés à être actionnés par l'inter médiaire des lignes du réseau de distribution d'électricité étaient relativement chers ou nécessitaient ,l'emploi de dispositifs de trans- mission compliqués pour produire ou trans mettre les impulsions envoyées sur les lignes dudit réseau aux relais de réception.
L'appa reil décrit, n'utilise pas de dispositifs de trans mission compliqués ou onéreux, puisqu'on em- poie l'appareil destiné à contrôler la fré quence, présent dans chaque station centrale de distribution et servant à maintenir cons tante .la. fréquence du réseau, .pour actionner les .dispositifs de réception situés à. distance.