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" Perfectionnements apportés aux disjoncteurs basée sur la force que subit, dans un champ magnétique, un conducteur mobile, parcouru par le courant à limiter, notamment aux disjoncteurs ultra-rapides ",
L'invention est relative aux disjoncteurs à cou- rant soit continu, soit alternatif, basés sur la for- ce que subit, dans un champ magnétique, un conducteur mobi- le, parcouru par le courant à limiter et elle concerne plue particulièrement les disjoncteurs ultra-rapides.
On sait que les disjoncteurs ordinaires ou "normaux" comprennent des relais dont l'action est le plus souvent différée, et que ces relais n'agissent pas directe- ment, mais ne font que libérer une pièce assez lourde rap- pelée par un ressort, pièce qui établit la disjonction du courant pour le cas où celui-ci aurait dépassé une valeur maximum tolérée et prévue d'avance. ,Il se pas se. entre l'ac- croissement dangereux du courant et le moment où un dis- joncteur normal ouvre. assez de temps pour que des dégâts puissent avoir lieu.
Aussi est-il d'usage de brancher, en série avec le disjoncteur., *normal*,,, un- disjoncteur dit' "ul- tra-rapide", ce dernier ne déclenchant que pour une inten- sité de courant plus élevée que celle .tolérée par le disjonc- teur normal.
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Une classe connue de disjoncteurs ultra-rapides comprend (voir la fige 1 des dessine ci-annexés) un levier interrupteur a articulé par sa base, et dont l'extrémité mobile porte un contact a. s'appuyant, sous l'influence d'un ressort de rappel b, contre un contact fixe ± auquel est a- mené le courant à limiter, celui-ci traversant en série le- dit levier interrupteur, et la spire d'aimantation d qui excite un électro-aimant lamellée à entrefer étroit f. Le- dit interrupteur a est placé dans cet entrefer et une résie-
1 tance protectrice g shunte les contacts a ,c.
La disjonction obtenue par ce genre d' appareils est très rapide, mais le levier!:. se met à travailler comme un vibreur, premièrement du fait que le courant disparaît dans le levier a dès qu'il passe par la résistance modératrice d'intensité g, et, deu- xièmement, du fait que l'intensité du champ magnétique dans l'entrefer f diminue du fait de la limitation du courant.
On a déjà essayer d'enrayer les mouvements d'os- cillation du levier a, mais par des moyens nullement simples
L'invention a pour but, surtout, de surmonter l'inconvénient signalé par des moyens extrêmement simples et efficaces.
Elle consiste, principalement, à prendre des mesures telles que la diminution du champ magnétique, du fait de la diminution du courant lors de l'ouverture du disjoncteur ultra-.rapide., soit compensée par le lancement du courant à travers ledit champ sur une longueur accrue telle que le courant affaibli puisse, malgré le champ affaibli, exercer sur le levier interrupteur une force suffisante pour résister à la force du ressort de rappel, de sorte que les contacts d'interruption du courant restent stationaire- ment séparés.
L'invention consiste, mise à part cette disposi- tion principale, en certaines autres dispositions qui s'u- tilisent, de préférence, en même temps, et dont il sera plus
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explicitement parlé ci-après.
L'invention vise plus particulièrement un cer- tain mode d'application (celui où on Inappliqué aux instal- lations à courant continu) et certains modes de réalisation (ceux qui seront décrits ci-après) desdites dispositions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les disjoncteurs du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement. les ma- chines ou outils spéciaux pour les confectionner, et les- installations protégées par de semblables disjoncteurs.
Et elle pourra, de toute* façon/ être bien com- prise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins, sont, bisn entendu, donnés surtout à titre d'indication.
La fig, 1, déjà mentionnée, montre en coupe ver- ticale à travers son entrefer, d'une façon extrêmement sché- matique, un type connu de disjoncteur ultra-rapide.
Les fig, 2 et 3 montrent, de la même façon, res- pectivement, un premier et un second type de certains modes de réalisation pour des disjoncteurs ultra-rapides établis conformément à l'invention.
La fig. 4 montre, de la même façon, le disjonc- teur dessiné sur la fig. 3, mais dans une position intermé- diaire entre la fermeture totale et l'ouverture définitive de ces pièces mobiles.
La fig. 5 montre, de la même façon, des dispo- sitifs supplémentaires établis conformément à l'invention et appliqués au susdit ''premier type".
La fig. 6 est un schéma indiquant un exemple d'une -relation entre un disjoncteur ordinaire et un dis- joncteur ultra-rapide, établi conformément à l'invention.
La fig, 7 montre un schéma de l'utilisation /d'un mode de liaison analogue à celui montré sur la fig. 6,
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pour la réalisation conforme à l'invention d'un disjonc- teur-contacteur.
La fig, 8 est un schéma indiquant un exemple d'une relation électrique, établie conformément à l'invention,entra un disjoncteur ultra-rapide et un disjoncteur normal.
La fig. 9 montre, de la même façon que les fig.
1-5, un disjoncteur ultra rapide muni d'un shunt accéléra- teur établi conformément à l'invention.
La- fig. 10 est un diagramme approximatif des intensités en fonction du temps pendant le fonctionnement du disjoncteur ultra-rapide.
La fig. 11 montre un disjoncteur ultra-rapide mu- ni, conformément à l'invention, à la fois d'un "shunt accé- lérateur", d'un "shunt compensateur" et d'une liaison méca- nique à "ressort buté".
La fig, 12 est un schéma indiquant un autre exem- ple de liaison mécanique entre le disjoncteur normal et le disjoncteur ultra-rapide cette liaison étant également é- tablie conformément à l'invention.
Enfin la fig, 13 montre, d'une façon analogue à celle de la fig, 7, un dispositif d'un disjoncteur-contac- teur commandé par de l'air comprimé.
Selon l'invention, et plus spécialement selon ce- lui de ses modes d'application et ceux des modes de réalisa- tion de ses diverses parties,auxquels'il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence,se proposant d'établir,d'abord plusieurs disjoncteurs réalisant la susénoncée disposition , principale par des moyens différents,et ensuite à y appliquer les susdites autres dispositions pour améliorer leur f,onc- tionnement, on s'y prend comme suit,ou de manière analogue.
Selon un premier type des modes de réalisation de l'invention, on utilise un disjoncteur ultra-rapide du genre de celui représenté sur la fig. 1, avec la différence (fig, 2) premièrement, que l'on place le contact fixe à peu près au milieu de la hauteur de l'entrelfer f, deuxième-
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ment, que l'on prolonge le levier interrupteur a au delà
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de son contact a, 1 et cell d'une longueur .a. de façon qu'il traverse, de préférence, toute la hauteur da l'entrefer f, et, troisièmemel1t,.Q.ue l'on situe la résistance de protec- tion centre le contact fixe c et l'extrémité libre du le-
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vier prolongé e,, a .
La liaison électrique entre ladite ré- sistance ±. et l'extrémité libre, et parfois mobile, du le- vier pouvant s'effectuer, par exemple au moyen d'une simple pince de frotteur h cette solution permettant de diminuer l'inertie de l'équipage mobile bien plus que si l'on se ser- vait de câbles souples pour la connexion.
En suite de cette construction, on obtient bien le but principal poursuivie puisque,, dès que le levier in- terrupteur a est soumis à un champ magnétique très fort
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(donc un instant avant son fonctionnement) la foiroe qui ti- re sur le ressort de rappel b¯ n'est que l'effet d'1!he,lon- gueur "i" (fig. 2) que le courant parcourt dans l'entrefer i' (position dessinée en lignes entières). Au contraire, mai-e dès que le contact al du levier a se sépare du contact fixe (position en lignes interrompues sur la fig. 2) le courant .affaibli passe par toute la longueur du levier et traverse l'entrefer f, par exemple, selon toute sa hauteur j.
La construction de ce premier mode de réalisation revient donc à modifier la longueur d'accourant dans le levier
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pour empêcher tout danger de "pompage"" autrement dit du fonctionnement en. "trembleur" plus ou moins rapide. Les di- versas possibilités du fonctionnement du disjoncteur ultra- rapide sont les suivantes.
En marche de régime, les efforts électromagnét-
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quels sur le levier a sont faibles, le ressort de rappel b l'emporte et assure, en outre, une pression suffisante .en- tre les contacts a1 et c.
A supposer un accroissement très lent du courant
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vers la limite dangereuse, la pression entre les contaots a7.
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et c diminue peu à peu, mais bien avant que cette pression soit annulée, le disjoncteur "normal" (c'est-à-dire lent) déclenche et coupe complètement le courant, sans que le dis- joncteur ultra-rapide ait eu à intervenir:
en effet, une fois que ce dernier disjoncteur est privé de courant, il reste fortement fermé,
A supposer un court-circuit persistant, pouvant, par exemple, en un lape de temps de quelques millièmes de seconde laisser passer un courant assez fort à travers le disjoncteur ultra-rapide pour que son levier d'interruption a se place dans la position ouverte, ce levier continuera à occuper cette position ouverte malgré la diminution âuc- cessive du courant et laissera la résistance protectrice .4 à demeure dans le circuit et ce, aussi longtemps que dure le court-circuit, c'est-à-dire pendant le dixième de secon- de environ dont le disjoncteur "normal" a besoin pour se mettre à la hauteur de la situation et rompre tout courant.
Une fois que tout courant a disparu, le disjoncteur ultra.- rapide reprend sa position fermée.'
A supposer l'existence d'un court-circuit pas- sager ou même celle d'une pointe de courant un peu forte, choses qui arrivent fréquemment, le disjoncteur normal,. surtout s'il est muni d'un relais à action différée (par exemple d'un relais muni d'un dash-pot) n'aura pas le temps de rompre le circuit et seul le disjoncteur ultra-rapide aura inséré la résistance de protection pendant la durée très courte du courant accru pour se remettre aussitôt a- près dans la position de fermeture où les deux contacts â1 et ± sont réunis.
A supposer que l'appareil ait été démonté et remonté erronément avec les connexions inversées, il n'y aura pas d'inconvénient à cela, puisqu'il y aurait, à la ois, inversion du sens de courant à travers le levier a et inversion d'aimantation:: lteffet électromagnétique con- tinuera donc à s'opposer au ressort de rappel b. De même,
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s'il y a un dispositif de récupération d'énergie dans le réseau protégé par le, disjoncteur ultra-rapide avec-, évi- demment inversion de la direction du courant au un acci- dent inversant le courant, le fonctionnement du disjoncteur ultra-rapide n'en est, à son tour, nullement modifié.
A supposer qu'un court-circuit persistant se serait produit avec ouverture du disjoncteur normal, il suffit, après le déclenchement du disjoncteur normal, d'es- sayer de le refermer sans se préoccuper du disjoncteur \il.. tra-rapide. Au cas où le court-circuit durerait encore, le- dit disjoncteur ultra-rapide ouvre aussitôt, du fait que son ouverture n'est point empêchée par l'état fermé du dis- joncteur normal.
Selon uh deuxième type de modes de réalisation de l'invention, on peut obtenir, d'une part,, des avantages d'une meilleure utilisation du poids de l'appareil et, d'au- tre part, si on le désirs,une inertie moindre de l'équipa- ge qui est mobile, au moment de la séparation des contacts c et a. En effet, la construction selon la fig. 2 est criti- quable à ce dernier point de vue . Au moment de l'ouverture, ce n'est que la petite longueur 1 (fig. 2) qui est active pour produire de la force et elle doit vaincre l'inertie
2 importants du prolongement a. qui se trouve au delà du con- tact a1.En outre on peut critiquer que la hauteur de l'en- trefer est peu utilisée au moment qui précède l'ouverture.
Pour améliorer le disjoncteur sous (De dernier point de vue, on a recours au susdit deuxième type de ré- alisation, lequel consiste à utiliser deux ou plusieurs pièces mobiles placées soit dans le même champ magnétique (le même entrefer), soit dans plusieurs champs magnétiques (dans plusieurs entrefers) et à s'arranger pour que le cou- rant une fois que la séparation des contacts du disjonc-
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. teur ultra-rapide a e\\ lieu$ passe par un nombre ttafêrFa- des S'l.1.adite'6'; eéparati9n desdite contacte.; susdites p 02eVq2u=avant la séparation desdite contacts., les forcée électromagnétiques produites par les susdites
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pièces après la séparation desdits contacts s'ajoutant, grâce à des mesures appropriées, les unes aux autres pour empêcher le ressort de rappel de refermer lesdits contacts.
Pour réaliser un exemple de ce deuxième type de disjoncteur ultra-rapide, on établit un électro-aimant e (fig. 3) avec deux entrefers f et f1, situés par exemple dans le même plan. On agence dans le premier entrelfer f un levier interrupteur a porteur du contact al, lequel con- tact s'appuie sur le contact fixe ±. sous l'influence du ressort de rappel bet on relie lextrémité libre de ce le- vier interrupteur a avec un frotteur fixe h1. On agence
3 dans le deuxième entrefer f1, un deuxième levier a , ci-a- près appelé levier auxiliaire, et on en relie l'extrémité
2 libre à un second frotteur h faisant corps avec le susdit frotteur h ,les deux frotteurs étant destinés à toujours réunir électriquement les extrémités libres des deux le-
3 viers a et a.
On relie,, au point de vue électrique, le point d'articulation du susdit levier auxiliaire avec l'u- ne des extrémités de la résistance de protection g, dont l'autre extrémité est reliée au contact c. Le courant à li- miter entre dans l'appareil par le contact a, passe par le contact a1, le levier a, et sort du point d'articulation de ce levier. Le champ magnétique autour du levier peut être obtenu par tout moyen approprié (avec ou sans l'aide de fer) et être excité par des enroulements shunt.série ou compound. La fig. 3 montre le cas d'une excitation série, le courant sortant du point d'articulation du levier a et parcourant deux spires d'aimantation branchées en série.
Au point de vue mécanique, on peut relier les deux leviers par;une simple tringle rigide (cas général non représenté) mais il est préférable de relier le levier auxiliaire a3 au -'levier interrupteur a par une tringle k à oeil allongé, tringle disposée de façon qu'elle permette au contact a1 du levier a de se séparer librement de son contact fixe c,sans
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être obligé d'entraîner avec lui le levier auxiliaire ainsi a que le montre très nettement la fig. 4 où le levier .a/déjà bougé tandis que le levier auxiliaire.!. 3 est encore en pla- ce.
Cependant, à peine le levier interrupteur a-t-il bougé vers la droite, que le courant est désormais lancé dans le
3 levier auxiliaire a. ; celui-ci se meut à son tour vers la droite et empêche le levier interrupteur de retomber,puis- qu'il tire sur lui par la tringle k. La disposition prinoi pale de l'invention (à savoir l'allongement du courant dans l'entrefer dès que la résistance de protection ± est inter- calée pour l'affaiblir) est donc obtenu et ce tout en uti- lisant mieux la hauteur de l'entrefer* et de préférence tout en réduisant au minimum l'inertie des équipages.
Le résul tat sera donc une meilleure utilisation du pois de l'élec- tro-aimant e¯, et de celui de ses spires d'aimantation, En effet, un disjoncteur, réalisé plus ou moins selon les d'on- nées des fig. 3 et 4 est toujours plus léger et meilleur marché que celui réalisé plus ou moins selon la fig, 2.
Et, ou bien on se contente de s'y prendre ainsi qu'il a été dit, ou bien, et mieux on applique aux disjonc- teurs ultra-rapides décrits, ou à leurs congénères, certai- nes dispositions supplémentaires.
Un premier groupe de dispositions supplémentai res est décrit ci-dessous comme appliqué au premier mode de réalisation ci-dessus décrit (fig, 2) mais peut aussi ê- tre appliqué au second mode de réalisation ci-dessus décrit (fig. 3), ce premier groupe comprend les dis- positions suivantes.
Intercalation d'un shunt inductif 1 (fig. 5) en- tre le frotteur h et le point d'articulation du levier in- terrupteur a. Le résultat est que pour un courant station- naire, il passe une partie notable de -ce courant par le shunt inductif 1, ce qui diminue la grandeur du courant qui passe par le levier interrupteur a. Mais, du moment qu'un court -circuit brutal provoque un courant très rapide-
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ment croissant, il ne passe pour ainsi dire rien de l'ac- croissement de courant par le shunt inductif 1 et tout l'ac- croissement de courant se concentre dans le levier a pour en provoquer le mouvement particulièrement puissant. Le dé- clenchement aura donc lieu pour un courant moins fort si l'accroissement du courant est brusque, ce qui est logique, le danger étant alors plus grave.
Adjonction d'un frein unilatéral, à effet de dash-pot, au levier interrupteur et ce de façon que ce le- vier soit libre de séparer les contacts c et a1 sans être freiné, mais qu'il soit empêché de retomber brusquement dès que le disjoncteur normal rompt définitivement le cir- cuit.
Réalisation dudit frein unilatéral comme une roue à rochet m (fig. 5) entraînée par un cliquet n, mû par le levier interrupteur , ainsi que le montre nettement la- dite fig. 5; le frein (non représenté) qui agit sur ladite roue à rochet m pouvant être de toute construction appro- priée.
Réalisation du freinage de la roue à rochet en la montant sur un axe porteur d'un volant ordinairement au repos. L'inertie de ce volant s'oppose alors à un retour trop rapide du levier interrupteur a dans sa position où les contacts c et a1 sont réunis.
Etablissement d'une relation unilatérale appro- priée entre le disjoncteur ultra-rapide et le disjoncteur normal, par des moyens quelconques (électriques, pneumati- ques, mécaniques ou autres) et ce de façon que le disjonc- teur ultra-rapide puisse se mouvoir librement sans entrai- ner avec lui le disjoncteur normal, mais que, tant que ce dernier est ouvert, le disjoncteur ultra-rapide l'est aus- si, Il en résulte que, dès que le disjoncteur normal est ouvert, le disjoncteur ultra-rapide l'est forcément aussi.
'Réalisation mécanique du susdit dispositif de relation entre les deux disjoncteurs consistant simplement
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à les réunir par une tringle à oeil allongé telle que le montre nettement la fig. 6, où le disjoncteur ultra-rapide est schématiquement indiqué par ces organes principaux, où le disjoncteur normal est indiqué par son levier interrup- teur o que tend à ouvrir un ressort et lequel levier o est déclenché dés qu'un relais série déclencheur bute contre un crochet d'enclenchement p.
Les leviers o et a sont, confor- mément à la présente disposition de l'invention, reliés au moyen d'une tringle à action unilatérale q à oeil allongé donc une tringle telle que dessinée sur ladite fig. 6.L'in- tért qu'il peut y avoir à réaliser la susdite relation mé- canique entre les deux disjoncteurs découle des considéra- tions suivantes. Premièrement, dans le cas d'un court-cir- cuit passager, le disjoncteur ultra-rapide s'ouvre comme à l'or/dinaire, mais si le court-circuit cesse quelques ins- tants après, le disjoncteur normal ne déclenche pas, puis- qu'il est soumis à l'action d'un relais à maxima différé.
Le disjoncteur ultra-rapide se referme alors de lui-même au bout d'un certain temps qui dépend du réglage du frein, l'oeil allongé de la tringle k lui' laissant toute liberté.
Deuxièmement, dans le cas d'accroissement lent du courant, dès que l'intensité dépasse la normale, le disjoncteur nor- mal déclencher dans son mouvement d'ouverture, il entraîne par la tige q l'ouverture du disjoncteur ultra-rapide. Il est à remarquer que pour que cela puisse avoir lieu,, l'ef- fet du ressort du levier o sur la trinle q doit être plus fort que l'effet du ressort b du levier a, les deux res- sorts étant antagonistes. Troisièmement, lors de la ferme- ture du disjoncteur normal, le disjoncteur ultra-rapide est livré à lui-même, puisque l'oeil allongé de la tige q cou- lisse librement sur l'ergot du levier a. Le levier interrup- teur a se referme donc sous l'action de son ressort b, son mouvement de fermeture étant ralenti où non par un frein unilatéral (non représenté).
La. résistance de protection
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g aux bornes du disjoncteur ultra-rapide est, de la sorte, intercalée avant la fermeture définitive du circuit; elle joue,à ce moment, le rôle de résistance modératrice du choc de fermeture. Quatrièmement, à supposer que l'on fer-
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me le disjoncteur normal sur un court-circuit, ladite résis- tance de choc (résistance ±) évite tout acci ent, c e.zs ce Cas$ les forces électromagnétiques sont assez énergiques pour empêcher la fermeture du disjoncteur ultra-rapide. La refermeture de celui-ci est ainsi empêchée. Le dispositif pare-étincelle bien connu du disjoncteur normal (dessiné sur la fig. 6 à la partie supérieure du levier o de ce dis- joncteur) agit très favorablement en connexion avec le dis- joncteur ultra-rapide.
Pour le concevoir on peut, d'abord, imaginer son absence et s'imaginer qu'un court-circuit per- sistant existe sur le réseau, court-circuit qui avait ame- né, en premier lieu, l'ouverture du disjoncteur ultra-rapi- de, et, en deuxième lieu, le déclenchement du disjoncteur ordinaire, après quoi le ressort de rappel du disjoncteur reprend ses droits et referme ledit disjoncteur ultra-ra- pide. Qu'il soit supposé que là dessus, on essaie de re- fermer le disjoncteur normal.
Si celui-ci était privé d'un dispositif pare-étincelle (c'est-à-dire privé d'une paire de contacts Trotteurs E qui insère d'abord une résistance anti-choc de fermeture E1) le premier résultat du relève- ment du levier o serait de permettre au levier a, du disjonc- teur ultra-rapide de fermer, sous l'influence de son res- sort b,, ses contacts a1 et c, et ce avant que ledit levier o du disjoncteur normal ferme le circuit. Mais, étant donné l'existence d'un court-circuit persistant, de coupant et le disjoncteur ultra-rapi- de serait donc obligé de jouer à chaque essai de réenclen- chement sur ledit court-circuit persistant.
Cependant, grâ- ce au pare-étincelle E, El du disjoncteur normal, il se produit ceci qu'un certain courant traversera le disjonc-
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teur ultra-rapide un peu avant que la tringle ±, ait permis la fermeture du disjoncteur ultra-rapide. Il en résulte que le courant que laisse passer la résistance E1 trouve un levier a encore ouvert et ce courant l'ouvre aussitôt davantage encore.
Là dessus le disjoncteur normal est fermé à bloc, mais étant donné qu'il l'est sur un court-circuit, son crochet d'enclenchement p sera relevé,, donc mis hors action, et le levier o retombe en avertissant ainsi la. per- sonne manipulatrice que le court-circuit dure toujours,, Ce qui est important, c'est que cet avertissement a été donné sans que le ressort b et le courant aient à faire jouer le disjoncteur ultra-rapide.
Comme déjà dit plus haut,, la construction selon la fig, 6 comprend deux ressorts antagonistes, l'un b, dans le disjoncteur ultra-rapide,, devant être vaincu par celui du disjoncteur normal. Une disposition particulière de l'invention permet de se servir d'un seul ressort pour produire les forces élastiques pour les deux disjoncteurs reliés ainsi que cela est indiqué dans la fig. 12 pour le cas d'un disjoncteur ultra-rapide qui appartient par exem- ple au type de ceux analogues à la fig, 3. Cependant, le dispositif de cette fig, 12 pourrait, tout aussi bien, ser- vir à réunir les disjoncteurs représentés sur la fig. 6.
Selon la fig. 12,on établit un ressort unique, par exemple un ressort à boudin F, tendant à se raccourcir, et on en accroche une extrémité sur un point fixe et l'autre extré- mité sur un point médian d'un levier vertical G dont l'ex- trémité supérieure est articulée à une chape fixée sur le levier a du disjoncteur ultra-rapide et dont,l'extrémité inférieure est reliée, par une tringle H, à la queue d'en- clenchement o1 du levier o du disjoncteur normal,
A supposer que ce levier .0. soit enclenché (ain- si que le montre la fig. 12) on voit que le susdit ressort presse le contact al du levier a contre le contact fixe
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c, et qu'en môme temps il tend à déolencher le levier o de son crochet enclencheur p.
Le ressort F unique sert donc aux, deux conjoncteurs reliés. Le fonctionnement, en cas de court-circuit, est le suivant. Le court-circuit survient d'abord, a1 se sépare de c en tendant le ressort F; ensui- te le crochet 2 libère la queue o1, ensuite le levier o du disjoncteur normal retombe (étant tiré par l'extrémité in- férieure du levier G, par l'intermédiaire de la tringle H), donc le courant est définitivement coupé et le levier o tombe en poussant la tringle H vers la gauche, Pendant que la tringle H se déplace ainsi, le ressort F, très tendu, tendra à se raccourcir à fond, mais, grâce à l'agencement d'une butée appropriée J ne se raccourcit, en réalité que d'une quantité minime. La tringle H continuant à se mouvoir vers la gauche, oblige par ce mouvement le levier a à se mouvoir vers la droite.
De toute façon, les contacts c et a restent séparés dès que le levier ¯0, en tombant, a chaè- sé la tringle H vers la gauche, et c'est précisément ce fait qui est le but principal de la disposition des liaisons se- lon les fig. 6 et 12. Le but est donc atteint, dans la construction de la fig. 12, à l'aide de la mise en oeuvre d'un seul ressort F convenablement buté (c'est-à-dire li- mité dans sa retraite) par une butée J. Si l'on essaie de refermer le disjoncteur normal, la tringle H se trouve ê- tre tirée vers la droite, la partie médiane du levier ver- tical G est détachée de la butée J, le ressort F entre en action et le levier a du disjoncteur ultra-rapide amorce un mouvement de fermeture.
Mais, avant que le contact soit établi entre cet a1, les frotteurs E du dispositif pare-é- tincelle se touchent. Un certain courant, limité par la résistance E1, va traverser le disjoncteur ultra-rapide.
Dans le cas où le réseau est toujours encore en court-cir- cuit, ce courant sera assez intense pour empêcher la ferme- ture du disjoncteur ultra-rapide. Si, au contraire, le dé-
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faut a cessé, le disjoncteur ultra-rapide n'est traversé que par un courant assez faible qui lui permet de fermer.
On peut donc, avec des dispositifs établis soit selon la fig. 6, soit selon la fig. 12 impunément essayrer de fer- mer sur une ligne en court-circuit, à condition que le dispositif pare-étincelle E, E1 du disjoncteur normal soit convenablement établi.
Utilisation d'une relation unilatérale du gen- re de celles qui viennent d'être décrites peur réunir un disjoncteur normal et un disjoncteur ultra-rapide,mais uti- lisables cette fois-ci pour réunir mécaniquement entre eux toute une série de disjoncteurs ultra-rapides branchés en cascade et ce de manière à assurer l'ouverture successive desdits disjoncteurs en cascade avant que le disjoncteur normal ne déclenche.
Tous ces disjoncteurs seront alors verrouillés chacun au précédent selon un dispositif analo- gue à celui énoncé ci-dessus, Un exemple de cette combinai- son de plusieurs disjoncteurs en cascade en combinaison a- vec un disjoncteur normal est représenté sur la fig. 7, où o est le levier interrupteur du disjoncteur normal, où r1,
2 3 r1, r. sont respectivement les spires d'aimantation de trois disjoncteurs ultra-rapides branchés en cascade, dont les résistances de protection sont branchées en dérivation 2 et désignées par g1, g, g3 et dont les paires de contacts sont désignées par s1, s2 et s3. Dans 1*exemple de la fig.
7, le premier disjoncteur ultra-rapide est seul traversé par le courant en temps normal. En cas d'accident, il ou- vre le premier et insère la résistance g1, les deux autres
2 3 suivent en insérant les résistances get get le disjonc- teur normal déclenche en dernier; tous ces disjoncteurs é- tant verrouillés chacun au précédent selon une relation mé- canique analogue à celle qui est représentée schématique- ment sur la fig, 6. Avec cette construction la ure-
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mière paire de contacts s.1 #BfYEîavereée en temps normal r\ par le courant total; les autres disjoncteurs ultra-rapides
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et le disjoncteur normal peuvent par conséquent, être cons- truits très légèrement.
Utilisation de la sus-énonée combinaison de disjoncteurs ultra-rapides en cascade pour la réalisation d'un ensemble de contacteurs tel que utilisable, par exemple pour obtenir la suppression successive d'une résistance, par exemple, de celle pour démarrage de moteurs. En effet si} dans le cas du montage plus ou moins analogue à celui montré sur la fig, 7, l'on vient à fermer le disjoncteur
3 normal, celui de la paire de contacts ± se trouve déver- rouillé; il fermera si le courant n'est pas trop; intense,
3 et aussitôt la paire de contacts fermée, le disjoncteur
2 de la paire!.. sera libéré à son tour et ainsi de suite.
On obtient donc un ensemble qui fonctionne, à la fois, com- me disjoncteur et comme contacteur.
Réalisation d'un verrouillage entre les divers disjoncteurs-contacteurs dans un dispositif à contacteur a- nalogue à celui montré sur la fig, 7 mais cette foie-ci par la mise en oeuvre de moyens pneumatiques disposés con- formément à l'invention. qu'il soit supposé que le disposi- tif contacteur-disjoncteur à munir du verrouillage pneuma- tique consiste, ainsi que le montre la fig. 13, en deux disjoncteurs ultra-rapides excités par leurs bobines r1 et
2 2 r et comprenant des paires de contact s1 et!..
agissant sur des résistances de protection g1 et g2,et comprend, en ou-
3 tre, un disjoncteur normal à contacts ¯µ¯ , lequel disjoncteur normal est muni d'un dispositif pare-étincelle E, lequel dispositif pare-étincelle est commandé par la position du levier o de ce disjoncteur normal, levier rappelé par un res- sort vers sa position d'ouverture. Dans un tel cas, on réa- lise ledit verrouillage et la commande pneumatiques des trois disjoncteurs par exemple ainsi que suit.
On fait agir sur chacun des leviers de rupture des deux disjoncteurs ul- tra-rapides et sur le levier o du disjoncteur normal un pis- ton coulissant, respectivement, dans les cylindres K1, K2 et
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3 K.On s'arrange pour que la partie inférieure de ces trois cylindres puisse être alimentée par de l'air comprimé, cet air tendant à fermer lesdits trois disjoncteurs.
On établit une tuyauterie d'amenée d'air comprimé à partir d'un réser- voir d'air comprimé N laquelle tuyauterie aboutit en bas
3 du cylindre K du dispositif normal, On place dans cette tuyauterie l'un après l'autre, deux robinets de réglage, dont les manettes 0 et P peuvent placer chacun des robinets, indépendamment, soit dans une position permettant à l'air
3 comprimé d'agir sur le piston dudit cylindre K, soit per- mettant à l'air comprimé de ce cylindre de s'échapper dans l'atmosphère et ce,
tout en coupant l'écoulement de l'air
3 comprimé vers ledit cylindre K La première manette 0 est maniée à la main et la seconde manette P est actionnée par un relais p1 qui met ladite manette dans la position de la communication avec l'atmosphère dès que le courant atteint une valeur pour laquelle le disjoncteur normal (levier o) doit ouvrir.
Le relais P1 et la manette P sont donc ici les moyens de déclenchement surtout du disjoncteur normal, Le verrouillage entre celui-ci et les deux disjoncteurs ultra- rapides est obtenu très simplement en alimentant le cylindre
2 K du disjoncteur ultra-rapide médian par un tuyau prenant
3 origine dans la paroi du cylindre K du disjoncteur normal,
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30 et ce dans une lumière K placée de façon que l'air ne
2 pourra arriver au bas du cylindre K que lorsque le levier o du disjoncteur normal a été assez soulevé pour que son dispositif pare-étincelles E, entre en action (position dessinée sur la fig, 13).
Une fois cette position atteinte, le courant de la ligne passe au moteur Q, en étant limité
1 2 par les résistances ± et g,l'air parvenu dans le cylin-
2 dira K tend à soulever le piston mais n'y parvient pas tant que le courant n'eet descendu à une certaine valeur, par suite de la vitesse croissante du moteur, Une fois que les
2 contacts s sont fermés (ainsi que le montre la fig, 13),
2 d'une parte ± est court-circuité et, d'autre part, l'air passe par la lumière K20 dans le cylindre k1 et tend à sou- lever le piston du disjoncteur extrême gauche où le même
1 phénomène se reproduit, donc la dernière résistance ±. est court-cirouitée.
Le fonctionnement en disjoncteur est exac- tement le même que' celui de l'appareil décrit avec référen- ce à la fig, 7 et n'a pas besoin d'être rappelé en détail.
Combinaison -- pour le cas où le dispositif du genre pneumatique (fig. 13) serait appliqué à un véhicule (tel une locomotive électrique) --. de la commande pneuma- tique des freine avec celle de l'ensemble des disjoncteurs contacteurs.
Relation unilatérale spéciale entre le disjonc- teur ultra-rapide et le disjoncteur normal (par la mise en oeuvre de tout moyen approprié), cette relation étant défi- nie par son effet, qui doit être de provoquer, avec un cer- tain retard, le déclenchement du disjoncteur normal après
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l'ouverture maintenue du disjoncteur ultra-rapide (le but poursuivi étant d'éviter que la résistance de protection ± du disjoncteur ultra-rapide reste insérée trop longtemps).
Réalisation électrique de la susdite relation spéciale au moyen d'un inter-lodc agissant sur le relais différé du disjoncteur normal et capable de provoquer le déclenchement de ce dernier si le disjoncteur ultra-rapide reste ouvert,
Réalisation du susdit inter-lock électrique grosso-modo selon la fig. 8 où le disjoncteur normal coin* prend un relais supplémentaire t dont l'enroulement est en série avec la résistance de protection IL du disjoncteur ul- tra-rapide. ou bien ce relais t est remplacé par un bobina- ge supplémentaire placé sur celui du relais ordinaire.
Utilisât 10% comme à l'ordinaire. d'une partie du champ magnétique du dispositif pour le soufflage éle- tromagnétique de l'arc qui résulte au moment de la sépara- tion des contacts c et a1. (Disposition usuelle non repré- sentes qui consiste: premièrement à placer l'arc entre u- - ne paire de plaques de fer reliées aux pôles magnétiques N et S de l'entrefer; deuxièmement, à prévoir des cornes pour l'arc soufflé et troisièmement., ajouter une "botte de soufflage" (plaques d'amiante) pour le refroidissement de l'arc).
Un second groupe de dispositions supplémentai- res est destiné surtout au deuxième type des modes de réalisation de l'invention, donc aux types à levier inter- rupteur et à levier auxiliaire plus ou moins analogues à celui indiqué sur la fig. 3. Cee dispositions sont les sui- vante s :
Etablissement d'un shunt non inductif ± (fig,
9) d'une résistance ( valeur notablement plus élevée que celle du levier d'interruption a) entre l'extrémité libre de ce levier, donc entre le frotteur h et le point d'arti- culation dudit levier d'interruption a. Ce shunt ne sous-
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trait qu'une partie minime du courant qui arrive au con- tact c, de façon que ledit shunt u. ne modifie guère le fonc- tionnement pour le cas d'un lent accroissement de courant.
Mais qu'il soit supposé un brusque accroissement de courant normal accroissement survenant au point A de la courbe de la fig, 10 (courbe qui représente la variation du courant); il en résultera que le nombre de lignes de force magnéti- ques contenues dans la spire composée (fig, 9) par le rec- tangle formé par le levier interrupteur a, le frotteur h1 et la résitance u augmente très rapidement. Si la flèche 1 (à droite de la fig, 9) représente la direction du cou- rant électrique la règle du tire-bouchon indique (voir la flèche 2 à gauche de 1*entrefer f1) que dans cet entrefer la direction des lignes de force va de l'observateur vers le papier, c'est donc un polo magnétique SUD qui se présente à la vue, ainsi que l'indique la grande lettre B y inscrite.
La même règle du tire-bouchon (voir la flèche 3 à la droite de 1'entrefer f) indique que dane cet autre entrefer c'est un pôle NORD qui se présente à, la vue ainsi que l'indique la grosse lettre N y inscrite. Le courant traverse le le- vier dans la direction de bas en haut ainsi que l'indique la flèche 4 dessinée à sa base. La direction d'un courant induit par l'augementaition du nombre de lignes de force dans le rectangle a, h. , u est le môme, dans le levier a, que celle du courant qui y coule déjà, donc le courant induit (flèche 4' ) s'ajoute à celui qui coule déjà normalement à travers le levier interrupteur ainsi qu'on peut le voir immédiatement par application de la loi de LENZ.
Le résul- tat est que le-levier interrupteur a se déplacera vers la droite avec plus de force qu'il ne l'aurait fait sans l'in- tervention de la résistance ohmique u. Cette action entre seule en jeu, tant que le levier ne bouge point et que le courant augmente toujours (Phase de A à B dans la fig. 10).
Du moment où le levier a bouge et possède une vitesse, il engendre, de ce fait, une force contre-électromotrice diri-
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gée selon la flèche 4" et la résistance de l'arc entre les contacte c et a1 intervenant à son tour. le courant se met 'bientôt à couler de plus en plus à travers'la résistance de protection g, donc à baisser. pour atteindre en 0 (fig.10) la valeur de disjonction (Id) qui correspond à la valeur de ladite résistance de protection g.
Pendant la période allant de B à C, le flux magnétique baisse donc dans le rectangle a, h1,u et la direction de la force électromo- trice engendrée pendant cette période de courant décroissant est contraire à celle engendrée pendant la période du cou- rant croissant ainsi que l'indique la flèche 4""desinée en haut du levier a, Le résultat sera donc une diminution du courant traversant le levier a pendant ladite période de décroissance.
Cette décroissance de courant correspond à une diminution de la force exercée sur le levier déjà ouvert, diminution qui est désirable, à ce moment$étant donné que les contacts a1 et 9- sont déjà séparée pendant la période de courant décroissant et qu'il est alors inuti- le de forcer la vitesse du levier a et augmenter son choc final contre une butée ad hoc (non représentée).. En résu- mé,le shunt ±, agit comme accélérateur pendant laphase du courant croissant et comme amortisseur pendant la phase du courant décroissant. Etant donné que cette deuxième phase est peu importante, le shuntyq sera dénommé ci-après "shunt accélérateur".
Ce shunt accélérateur exerce encore un troi- sième effet favorable du fait des ampères-tours que repré- sente le courant accru circulant dans le rectangle ¯% h1, u dans le sens de la flèche 4'. En appliquant à la direction de cette flèche la règle du tire-bouchon pour voir comment il agit sur le champ magnétique dans l'entrefer f, on voit aussitôt que tout courant coulant dane le ions de la flèche 4' diminue le champ à droite du levier a et l'augmente à gauche.
Or ce courant est accru du fait de Inexistence du shunt u et il va accroître le champ magnétique à gauche du
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levier, donc le champ utilisé pour le soufflage de l'arc qui s'établit entre les contacts ± et al: le shunt u aug- mente donc l'efficacité du soufflage. Quant à eon action sur la vitesse du levier, elle est de l'augmenter pendant le danger et de le diminuer dans la suite, la vitesse fi- nale du levier étant approximativement la même comme si le shunt u. n'était pas intervenu;, mais on a pu obtenir une vi- tesse maxima plus grande sans que le choc final ait été ac- cru.
Adjonction auxdits disjoncteurs du genre de ceux qui viennent d'être décrits, donc par exemple à un dis- joncteur comportant un shunt d'accélération u d'une disposi- tion comportant, d'une part (fig. 11) un shunt supplémen- taire dit-shunt compensateur" x intercalé entre l'extrémi-
3 té libre du levier auxiliaire a et le point d'articulation de ce levier (ainsi que l'indique nettement ladite figure 11 dans laquelle.1 désigne une colonne conductrice portant les deux frotteurs hl et h2 et servant de point de départ au shunt accélérateur u) et, d'autre part, un moyen de liaison mécanique tel, que ce moyen placé entre le levier interrup-
3 teur .!:
. et le levier auxiliaire a, rende les mouvementé des deux leviers solidaires toutes les foie que c'est le levier auxiliaire qui tire sur l'autre, loir rende également solidaires quand c'est le levier interrupteur A qui pousse l'autre à condition que cette force de poussée soit compri- se entre zéro et un maximum prédéterminé, mais permette au levier d'interruption a de s'approcher du levier auxiliaire
3 a dès que la force par laquelle l'autre lvier lui résiste dépasse le susdit maximum prédétermina Autrement dit, on
3 établit,, entre les deux leviers a et a.
une liaison mécani- que sui est rigide pour les forces au-dessous d'une certai- ne limite mais devient unilatérale et capable de céder pour la les forces qui/dépassent, de telles liaisons étant bien connues, dans la technique et comportant, le plus souvent,
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moyen en question est établi en faisant comporter au levier interrupteur a une chape avec oeil allongé a , au levier
3- 30 auxiliaire a une chape a à oeil rond-et on intercale en- tre ces deux chapes un dispositif comportant une tringle dont l'extrémité droite est munie d'une cheville v1 artiou-
30 lée dans ladite chape a, et une extrémité gauche munie
2 d'une cheville jr. pouvant coulisser dans l'oeil allongé a ,
3 4 un corps cylindrique v et une collerette externe.1 du cô- té de son extrémité droite.
Ledit dispositif comprend$! en outre, un ressort à boudin .1. destiné à sappuyer par l'une de ses extrémités sur ladite collerette ± et par l'autre sur un anneau z1 solidaire de l'autre extrémité de ce ressorte cet anneau étant destiné à ne pas permettre au ressort Z u- ne détente libre du fait que, une foie que tout cet monté en place,, cet anneau z1 appuie sur les borde externes de la chape à oeil allongé a que comprend le levier a. Ainsi qu'il est facile de le vérifier, l'exemple ainsi donné réa- lise bien une relation mécanique rigide devenant unilatéra- le à partir de la force aveo laquelle son ressort z a été comprimé.
La combinaison simultanée du shunt x et du moyen à ressort buté z a pour but d'empêcher que Inaction accélé- ratrice très intense du shunt accélérateur u fasse jouer le disjoncteur ultra-rapide à la moindre pointe passagère sur-
3 venant dans le réseau* A supposer que la tringel v soit en- tièrement rigide, le shunt de compensation x annulerait pu rement et simplement tout effet accélérateur.
En effet., en ne considérant que le sens de la force électromotrice pro- duite pendant une phase de courant croissant., le courant in- duit qui tend à exister du fait du shunt accélérateur .!. au.. ra dans le levier a, la direction de la flèche 5, et celui tendant à exister du fait du shunt compensateur dans le levier a, aura la direction de la flèche 6, l'une et 1*au tre des deux flèches pointant dans cette figure de bas en haut, ainsi que cela est facile à vérifier par l'applica-
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tion de la loi de LENZ, Donc on a affaire à deux courants de sens identiques circulant dans des entrefers à sens de champ Magnétique opposé, ce qui revient à dire que les deux le-
3
Tiers a et.!.
tendent à se rapprocher sans qu'il y ait une - force libre agissant eur le système. Il en résulte que,, tant que l'anneau z1 ne coulisse pas sur la tringle v, 1$effet du shunt u tend à être annulé ou limité par l'effet du shunt compensateur x. Le résultat est que le disjoncteur ne bouge- ra, pas tant que l'augmentation du courant n'est pas trop rapide dans l'unité de temps, donc il ne réagira pas à des pointes de oourant pas trop graves. Mais que, au contraire, l'auementation du flux dans les entrefers devienne très rapide, le levier interrupteur comprimera (avec sa chape à oeil allongé a ) le ressort.!. pendant que l'autre levier s'approchera un peu du levier interrupteur.
Ce qui est certain c'est qu'à partir du moment où le ressort est comprimé, le shunt accélérateur reprend son action d*accé- lération pour la partie de courant qui dépasse celui qui est nécessaire à la compression du ressort z, Aussitôt que les contacts c et a1 sont séparés;
, le sens du courant est
3 renversé dans le levier de copensation a, de sorte que ce- lui-ci. désormais, au lieu de s'opposer au mouvement du le- vier a, tire dessus après que le ressort z a amené la che-
2 ville v dans l'extrémité droite de l'oeil allongé a , les deux leviers travaillent donc d'accord pour lutter contre la force de rappel du ressort b,
Comme il va de soi et comme il ressort déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant plus spécialement été indiqués;
elle en embrasse,'au contraire, toutes les variantes, notamment celles où les parties mobiles, au lieu de comprendre un simple levier ou de simples leviers [conducteurs parcourus par le courant, comprennent des spires
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dont une partie entre dans le champ magnétique (entrefer) et dont une autre reste en dehors de ce champ (de cet en- trefer) la longueur active desdites spires étant celle de la somme des longueurs des conducteurs (appartenant aux spires) plongées dans l'entrefer, cette longueur pouvant ê- tre modifiée par le nombre accru de spires mises en action pour la position ouverte du disjoncteur-ultra-rapide, con- formément à la disposition principale de l'invention;
celles où, pour le cas de courant alternatif, le champ magnétique du disjoncteur est alternatif, et celles où le champ magnétique est excité non pas en série, mais en shunt, en compound ou subit l'effet de tout bobinage approprié.
R É S U M É. a). Perfectionnements apportés aux disjoncteurs ultra-rapides,basés sur la force électromagnétique que su- bit, dans un champ magnétique, un conducteur mobile parcou- ru par le courant à limiter, et lesdits perfectionnements consistentprincipalement, à prendre des mesures telles que la diminution du champ magnétique du fait de la diminu- tion du courant, lors de l'ouverture du disjoncteur ultra- rapide, soit compensée par le lancement du courant à tra- vers ledit champ,. sur une longueur accrue.*, telle que le courant affaibli puisse,malgré le champ affaiblie exercer sur le levier interrupteur une force suffisante pour résis- ter à la force du ressort de rappel, de sorte que les con- tacts d'interruption du courant restent etatonnairement sé- parés, b).
Entre autres dispositions comportant appli- cation desdite perfectionnements. celles où on a recours, conformément au "deuxième type de réalisation" à deux ou plusieurs pièces mobiles placées soit dans le même champ magnétique (même entrefer) soit dans plusieurs champs magné.
ttiques (plusieurs entrefers) et à s'arranger pour que le
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courante une foie que la séparation des contaote du disjonc- teur ultra-rapide a eu lieu passe par un nombre des susdi- tes pièces plus grand qu'avant la séparation de édite contacts les forces électromagnétiques produites par les susdites pièces, après la séparation desdite contacts, s'ajoutant, grâce à des mesures appropriées, les unes aux autres pour empêcher le ressort de rappel de refermer lesdits contacte, c). Lee éléments, machines ou outils spéciaux Propres à l'obtention dee disjoncteurs ultra-rapides per- Lsotionnés, et les installations protégées pas, de semblables disjoncteurs ultra-rapides.
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"Improvements made to circuit breakers based on the force undergone, in a magnetic field, a moving conductor through which the current to be limited is carried, in particular ultra-fast circuit breakers",
The invention relates to circuit breakers with either direct or alternating current, based on the force undergone, in a magnetic field, a moving conductor, through which the current to be limited flows, and it relates more particularly to circuit breakers. super fast.
We know that ordinary or "normal" circuit breakers include relays whose action is most often deferred, and that these relays do not act directly, but only release a fairly heavy part pulled back by a spring. , part which establishes the disconnection of the current in the event that this has exceeded a maximum value tolerated and provided for in advance. ,It happens. between the dangerous increase in current and the moment when a normal circuit breaker opens. enough time for damage to occur.
It is therefore customary to connect, in series with the circuit breaker, * normal * ,,, a so-called "ultra-fast" circuit breaker, the latter only tripping for a higher current intensity. than that tolerated by the normal circuit breaker.
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A known class of ultra-fast circuit breakers comprises (see fig. 1 of the attached drawings) a switch lever a articulated by its base, and the movable end of which carries a contact a. leaning, under the influence of a return spring b, against a fixed contact ± to which the current to be limited is led, the latter passing in series through said switch lever, and the magnetization coil d which excites a laminated electromagnet with a narrow air gap f. Said switch a is placed in this gap and a resistor
1 protective tance g bypasses contacts a, c.
The disjunction obtained by this type of device is very fast, but the lever!:. starts to work like a vibrator, firstly because the current disappears in the lever a as soon as it passes through the moderating resistance of intensity g, and, secondly, because the intensity of the magnetic field in l 'air gap f decreases due to the current limitation.
We have already tried to stop the oscillation movements of the lever a, but by means by no means simple
The object of the invention is above all to overcome the drawback pointed out by extremely simple and effective means.
It consists, mainly, in taking measures such as the reduction of the magnetic field, due to the reduction in the current during the opening of the ultra-fast circuit breaker., Or compensated by the launching of the current through said field on a increased length such that the weakened current can, despite the weakened field, exert sufficient force on the switch lever to resist the force of the return spring, so that the current interruption contacts remain stationary separate.
The invention consists, apart from this main arrangement, of certain other arrangements which are preferably used at the same time, and of which it will be more
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explicitly discussed below.
The invention relates more particularly to a certain mode of application (that in which it is not applied to direct current installations) and certain embodiments (those which will be described below) of said arrangements; and it relates more particularly still, and this as new industrial products, the circuit breakers of the type in question comprising application of these same provisions, the special elements specific to their establishment. machines or special tools for making them, and installations protected by similar circuit breakers.
And it can, in any case, be well understood with the aid of the additional description which follows, as well as the appended drawings, which supplement and drawings are, of course, given above all by way of indication. .
Fig. 1, already mentioned, shows in vertical section through its air gap, in an extremely schematic manner, a known type of ultra-fast circuit breaker.
FIGS, 2 and 3 show, in the same way, respectively, a first and a second type of certain embodiments for ultra-fast circuit breakers established in accordance with the invention.
Fig. 4 shows, in the same way, the circuit breaker drawn in FIG. 3, but in an intermediate position between the total closure and the final opening of these moving parts.
Fig. 5 shows, in the same way, additional devices established in accordance with the invention and applied to the aforesaid "first type".
Fig. 6 is a diagram showing an example of a relation between an ordinary circuit breaker and an ultra-fast circuit breaker, established in accordance with the invention.
Fig. 7 shows a diagram of the use / of a connection mode similar to that shown in fig. 6,
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for the embodiment according to the invention of a circuit breaker-contactor.
Fig, 8 is a diagram showing an example of an electrical relationship, established in accordance with the invention, between an ultra-fast circuit breaker and a normal circuit breaker.
Fig. 9 shows, in the same way as in FIGS.
1-5, an ultra-fast circuit breaker provided with an accelerator shunt established in accordance with the invention.
The- fig. 10 is an approximate diagram of the currents as a function of time during the operation of the high-speed circuit breaker.
Fig. 11 shows an ultra-fast circuit breaker combined, according to the invention, with both an "accelerator shunt", a "compensating shunt" and a mechanical link with a "stop spring". .
FIG. 12 is a diagram indicating another example of a mechanical connection between the normal circuit breaker and the ultra-fast circuit breaker, this connection also being established in accordance with the invention.
Finally, FIG. 13 shows, in a manner analogous to that of FIG. 7, a device of a circuit breaker-contactor controlled by compressed air.
According to the invention, and more especially according to its modes of application and those of the embodiments of its various parts, to which it seems that preference should be given, proposing to Establishing, first several circuit breakers realizing the above-mentioned arrangement, main by different means, and then applying the above-mentioned other arrangements to improve their operation, the procedure is as follows, or in a similar manner.
According to a first type of embodiments of the invention, an ultra-fast circuit breaker of the type shown in FIG. 1, with the difference (fig, 2) first, that we place the fixed contact roughly in the middle of the height of the gap f, second-
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that we extend the switch lever a beyond
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of its contact a, 1 and cell of a length .a. so that it crosses, preferably, the entire height of the air gap f, and, thirdly, that the protective resistor is located in the center of the fixed contact c and the free end of the
2
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prolonged vier e ,, a.
The electrical connection between said resistance ±. and the free end, and sometimes movable, of the lever being able to be effected, for example by means of a simple friction pliers h this solution making it possible to reduce the inertia of the movable assembly much more than if the flexible cables were used for the connection.
As a result of this construction, the main aim pursued is indeed obtained since, as soon as the switch lever a is subjected to a very strong magnetic field
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(therefore an instant before its operation) the foiroe which pulls on the return spring b¯ is only the effect of 1! he, length "i" (fig. 2) that the current travels through the air gap i '(position drawn in full lines). On the contrary, as soon as the contact al of the lever a separates from the fixed contact (position in broken lines in fig. 2) the weakened current passes through the entire length of the lever and crosses the air gap f, for example , along its entire height j.
The construction of this first embodiment therefore amounts to modifying the length of the current in the lever.
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to prevent any danger of "pumping" "in other words of more or less rapid" shaking "operation The various possibilities of operating the high-speed circuit breaker are as follows.
While operating, the electromagnetic forces
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which on the lever a are weak, the return spring b prevails and also ensures sufficient pressure between the contacts a1 and c.
Assuming a very slow increase in current
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towards the dangerous limit, the pressure between the contaots a7.
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and c gradually decreases, but long before this pressure is canceled, the "normal" (that is to say slow) circuit breaker trips and cuts off the current completely, without the ultra-fast circuit breaker having to intervene:
in fact, once the latter circuit breaker is deprived of current, it remains strongly closed,
Assuming a persistent short-circuit, which can, for example, in a lapse of time of a few thousandths of a second allow a sufficiently strong current to pass through the ultra-fast circuit breaker so that its interrupting lever is placed in the open position , this lever will continue to occupy this open position despite the resulting decrease in current and will leave the protective resistor .4 permanently in the circuit and this, as long as the short-circuit lasts, that is to say during the about tenth of a second that the "normal" circuit breaker needs to get up to the task and cut off all current.
Once all current is gone, the high speed circuit breaker returns to its closed position.
Assuming the existence of a passenger short-circuit or even that of a somewhat strong current surge, things which happen frequently, the normal circuit breaker ,. especially if it is equipped with a delayed action relay (for example a relay equipped with a dash-pot) will not have time to break the circuit and only the ultra-fast circuit breaker will have inserted the resistor of protection during the very short duration of the increased current to immediately return to the closed position where the two contacts â1 and ± are united.
Assuming that the device has been disassembled and reassembled incorrectly with the connections reversed, there will be no problem with this, since there would be, at the same time, reversal of the direction of current through the lever a and magnetization inversion :: the electromagnetic effect will therefore continue to oppose the return spring b. Likewise,
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if there is an energy recovery device in the network protected by the, ultra-fast circuit breaker with-, obviously reversing the direction of the current in an accident reversing the current, operation of the ultra-fast circuit breaker speed is, in turn, in no way modified.
Assuming that a persistent short-circuit would have occurred with opening of the normal circuit-breaker, it suffices, after tripping of the normal circuit-breaker, to try to close it again without worrying about the fast-moving circuit-breaker. In the event that the short-circuit still lasts, said ultra-fast circuit breaker opens immediately, because its opening is not prevented by the closed state of the normal circuit breaker.
According to a second type of embodiment of the invention, it is possible to obtain, on the one hand, advantages of a better use of the weight of the apparatus and, on the other hand, if desired, a lower inertia of the equipment which is mobile, at the moment of separation of the contacts c and a. In fact, the construction according to FIG. 2 is open to criticism from the latter point of view. When opening, it is only the short length 1 (fig. 2) which is active to produce force and it must overcome inertia.
2 important points of the extension a. which is located beyond the contact a1.In addition, one can criticize that the height of the cavity is little used at the time which precedes the opening.
To improve the circuit breaker under (From a final point of view, recourse is had to the aforementioned second type of realization, which consists in using two or more moving parts placed either in the same magnetic field (the same air gap), or in several fields. (in several air gaps) and to arrange for the current once the separation of the contacts of the circuit breaker
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. ultra-fast tor takes place $ goes through a number ttafêrFa- des S'l.1.adite'6 '; preparation of said contact; aforesaid p 02eVq2u = before the separation of said contacts., the electromagnetic forces produced by the aforesaid
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parts after separation of said contacts being added, by means of appropriate measures, to each other to prevent the return spring from closing said contacts.
To provide an example of this second type of ultra-fast circuit breaker, an electromagnet e (fig. 3) is established with two air gaps f and f1, located for example in the same plane. A switch lever bearing the contact al, which contact rests on the fixed contact ±, is arranged in the first interleaver f. under the influence of the return spring bet, the free end of this switch lever a is connected with a fixed slider h1. We agency
3 in the second air gap f1, a second lever a, hereinafter called the auxiliary lever, and the end of it is connected
2 free to a second wiper h forming one body with the aforesaid wiper h, the two wipers being intended to always electrically unite the free ends of the two le-
3 sinks a and a.
The point of articulation of the aforesaid auxiliary lever is connected, from the electrical point of view, with one of the ends of the protective resistor g, the other end of which is connected to the contact c. The current to be limited enters the device through contact a, passes through contact a1, lever a, and leaves the point of articulation of this lever. The magnetic field around the lever can be obtained by any suitable means (with or without the aid of iron) and be excited by shunt.series or compound windings. Fig. 3 shows the case of a series excitation, the current leaving the point of articulation of the lever a and traversing two turns of magnetization connected in series.
From a mechanical point of view, the two levers can be connected by; a simple rigid rod (general case not shown) but it is preferable to connect the auxiliary lever a3 to the switch lever a by a rod k with elongated eye, rod arranged so that it allows contact a1 of lever a to separate freely from its fixed contact c, without
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be obliged to drive the auxiliary lever with it, as shown very clearly in fig. 4 where the lever. Has / already moved while the auxiliary lever.!. 3 is still in place.
However, no sooner has the switch lever moved to the right, than current is now launched into the
3 auxiliary lever a. ; this in turn moves to the right and prevents the switch lever from falling, since it pulls on it by the rod k. The main arrangement of the invention (namely the extension of the current in the air gap as soon as the protection resistor ± is inserted to weaken it) is therefore obtained and this while making better use of the height of the air gap * and preferably while reducing crew inertia to a minimum.
The result will therefore be a better use of the pea of the electromagnet ē, and of that of its magnetization turns. Indeed, a circuit breaker, produced more or less according to the figures of figs. . 3 and 4 is always lighter and cheaper than that produced more or less according to fig, 2.
And, either one is satisfied to go about it as it was said, or else, and better one applies to the ultra-fast circuit breakers described, or to their congeners, certain additional provisions.
A first group of additional provisions is described below as applied to the first embodiment described above (fig, 2) but can also be applied to the second embodiment described above (fig. 3), this first group comprises the following provisions.
Intercalation of an inductive shunt 1 (fig. 5) between the wiper h and the articulation point of the switch lever a. The result is that for a stationary current, a significant part of this current passes through the inductive shunt 1, which decreases the magnitude of the current which passes through the switch lever a. But, as long as a sudden short-circuit causes a very fast current-
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Increasingly, virtually nothing of the increase in current passes through inductive shunt 1 and all the increase in current is concentrated in lever a to cause its particularly powerful movement. Tripping will therefore take place for a less strong current if the increase in current is sudden, which is logical, the danger then being more serious.
Addition of a one-sided brake, with dash-pot effect, to the switch lever, so that this lever is free to separate contacts c and a1 without being braked, but is prevented from falling again suddenly as soon as the normal circuit breaker definitively breaks the circuit.
Realization of said unilateral brake as a ratchet wheel m (fig. 5) driven by a pawl n, moved by the switch lever, as clearly shown in said fig. 5; the brake (not shown) which acts on said ratchet wheel m being able to be of any suitable construction.
Braking of the ratchet wheel by mounting it on an axle carrying a flywheel usually at rest. The inertia of this flywheel then opposes too rapid a return of the switch lever a to its position where the contacts c and a1 are united.
Establishment of an appropriate one-sided relationship between the high-speed circuit breaker and the normal circuit breaker, by any means (electrical, pneumatic, mechanical or other), so that the high-speed circuit breaker can move freely without taking the normal circuit breaker with it, but that, as long as the latter is open, the ultra-fast circuit-breaker is also open. As a result, as soon as the normal circuit-breaker is open, the ultra-fast circuit-breaker is fast is bound to be too.
'' Mechanical realization of the aforesaid connection device between the two circuit breakers consisting simply
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in bringing them together by an elongated eye rod as clearly shown in FIG. 6, where the ultra-fast circuit breaker is schematically indicated by these main parts, where the normal circuit breaker is indicated by its switch lever o which a spring tends to open and which lever o is tripped as soon as a trip series relay abuts against a snap hook p.
The levers o and a are, in accordance with the present arrangement of the invention, connected by means of a rod with unilateral action q with elongated eye, therefore a rod as drawn in said FIG. 6.The interest that there may be in achieving the aforesaid mechanical relation between the two circuit breakers results from the following considerations. Firstly, in the event of a transient short-circuit, the ultra-fast circuit breaker opens as usual, but if the short-circuit stops a few moments later, the normal circuit breaker does not trip. , since it is subjected to the action of a delayed maximum relay.
The ultra-fast circuit breaker then closes by itself after a certain time which depends on the adjustment of the brake, the elongated eye of the rod k leaving it complete freedom.
Second, in the case of a slow increase in the current, as soon as the current exceeds the normal, the normal circuit breaker trips in its opening movement, it causes by the rod q the opening of the ultra-fast circuit breaker. It should be noted that for this to take place, the effect of the spring of the lever o on the trinle q must be stronger than the effect of the spring b of the lever a, the two springs being antagonistic. Third, when the normal circuit breaker is closed, the ultra-fast circuit breaker is left to its own devices, since the elongated eye of the rod q slides freely on the lug of the lever a. The switch lever a therefore closes again under the action of its spring b, its closing movement being slowed or not by a unilateral brake (not shown).
Protective resistance
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g at the terminals of the ultra-fast circuit breaker is thus inserted before the final closing of the circuit; it plays, at this moment, the role of moderating resistance of the closing shock. Fourth, assuming we close
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As with the normal circuit breaker on a short circuit, said shock resistance (resistance ±) avoids any acci ent, in this case the electromagnetic forces are strong enough to prevent the closing of the ultra-fast circuit breaker. The reclosing of the latter is thus prevented. The well-known spark arrester device of the normal circuit breaker (drawn in fig. 6 at the top of the lever o of this circuit breaker) acts very favorably in connection with the high-speed circuit breaker.
To conceive of it, we can, first of all, imagine its absence and imagine that a persistent short-circuit exists on the network, a short-circuit which had led, in the first place, to the opening of the ultra circuit breaker. - fast, and, secondly, tripping of the ordinary circuit breaker, after which the return spring of the circuit breaker resumes its rights and closes said ultra-fast circuit breaker. Let it be assumed that on this, we are trying to close the normal circuit breaker.
If the latter was deprived of a spark arrester device (i.e. deprived of a pair of Trotteurs E contacts which first insert a closing anti-shock resistor E1) the first result of the relief- operation of lever o would be to allow lever a, of the high-speed circuit breaker to close, under the influence of its spring b ,, its contacts a1 and c, and this before said lever o of the normal circuit breaker closes the circuit. However, given the existence of a persistent short-circuit, cutting and the ultra-fast circuit breaker would therefore be obliged to play on each reclosing attempt on said persistent short-circuit.
However, thanks to the spark arrester E, El of the normal circuit breaker, it happens that a certain current will flow through the circuit breaker.
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ultra-fast tor a little before the ± rod has allowed the ultra-fast circuit breaker to close. The result is that the current which the resistor E1 lets through finds a lever which has opened again and this current immediately opens it even more.
Thereupon, the normal circuit breaker is fully closed, but given that it is on a short-circuit, its latching hook p will be raised, therefore disabled, and the lever o drops again, thus warning the. operator that the short-circuit still lasts, What is important is that this warning was given without the spring b and the current having to operate the high-speed circuit breaker.
As already mentioned above ,, the construction according to FIG, 6 comprises two opposing springs, one b, in the ultra-fast circuit breaker, to be overcome by that of the normal circuit breaker. A particular arrangement of the invention makes it possible to use a single spring to produce the elastic forces for the two connected circuit breakers as indicated in FIG. 12 for the case of an ultra-fast circuit breaker which belongs for example to the type of those analogous to fig, 3. However, the device of this fig, 12 could, just as well, be used to join the circuit breakers shown in fig. 6.
According to fig. 12, a single spring is established, for example a coil spring F, tending to shorten, and one end of it is hooked on a fixed point and the other end on a mid-point of a vertical lever G whose l the upper end is articulated to a yoke fixed to the lever a of the high-speed circuit breaker and the lower end of which is connected, by a rod H, to the triggering tail o1 of the lever o of the normal circuit breaker ,
Assuming that this lever .0. is engaged (as shown in fig. 12) we see that the aforesaid spring presses the contact al of the lever a against the fixed contact
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c, and that at the same time it tends to release the lever o from its catch p.
The single spring F is therefore used for the two connected contactors. The operation, in the event of a short circuit, is as follows. The short-circuit occurs first, a1 separates from c by tensioning the spring F; then the hook 2 releases the tail o1, then the lever o of the normal circuit-breaker falls back (being pulled by the lower end of the lever G, through the rod H), so the current is definitively cut and the lever o falls by pushing the rod H to the left, While the rod H thus moves, the spring F, very tight, will tend to be fully shortened, but, thanks to the arrangement of a suitable stop J does not shortens, in reality only by a minimal amount. The rod H continuing to move to the left, by this movement forces the lever a to move to the right.
In any case, the contacts c and a remain separated as soon as the lever ¯0, while falling, chases the rod H towards the left, and it is precisely this fact which is the main purpose of the arrangement of the connections. - lon fig. 6 and 12. The object is therefore achieved, in the construction of FIG. 12, using a single spring F suitably stopped (that is to say limited in its retreat) by a stop J. If an attempt is made to close the normal circuit breaker, the rod H is pulled to the right, the middle part of the vertical lever G is detached from the stopper J, the spring F comes into action and the lever a of the high-speed circuit breaker initiates a closing movement.
But, before contact is established between this a1, the rubbers E of the spark arrester device touch each other. A certain current, limited by resistor E1, will flow through the ultra-fast circuit breaker.
If the network is still short-circuited, this current will be strong enough to prevent the ultra-fast circuit breaker from closing. If, on the contrary, the de-
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must ceased, the ultra-fast circuit breaker is only crossed by a fairly weak current which allows it to close.
It is therefore possible, with established devices either according to FIG. 6, or according to FIG. 12 try to close with impunity on a short-circuited line, provided that the spark arrester E, E1 of the normal circuit-breaker is suitably established.
Use of a one-sided relationship of the kind just described can bring together a normal circuit breaker and an ultra-fast circuit breaker, but this time can be used to mechanically join together a whole series of ultra-fast circuit breakers. fast connected in cascade and this so as to ensure the successive opening of said circuit breakers in cascade before the normal circuit breaker trips.
All these circuit breakers will then each be locked to the previous one according to a device analogous to that stated above. An example of this combination of several circuit breakers in cascade in combination with a normal circuit breaker is shown in fig. 7, where o is the switch lever of the normal circuit breaker, where r1,
2 3 r1, r. are respectively the magnetization turns of three high-speed circuit breakers connected in cascade, whose protection resistors are connected in shunt 2 and designated by g1, g, g3 and whose contact pairs are designated by s1, s2 and s3. In the example of FIG.
7, the first ultra-fast circuit breaker is alone crossed by the current in normal times. In the event of an accident, he opens the first and inserts resistance g1, the other two
2 3 follow by inserting the get get resistors the normal circuit breaker trips last; all these circuit breakers being each locked to the previous one according to a mechanical relation analogous to that which is shown schematically in FIG. 6. With this construction the ure-
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first pair of contacts s.1 # BfYEîavere normally r \ by the total current; other ultra-fast circuit breakers
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and the normal circuit breaker can therefore be constructed very lightly.
Use of the above-mentioned combination of high-speed circuit breakers in cascade for the production of a set of contactors such as can be used, for example to obtain the successive elimination of a resistance, for example, of that for starting motors. Indeed if} in the case of the assembly more or less similar to that shown in fig, 7, we have just closed the circuit breaker
3 normal, that of the pair of contacts ± is unlocked; it will close if the current is not too much; intense,
3 and as soon as the pair of contacts is closed, the circuit breaker
2 of the pair! .. will be released in turn and so on.
We therefore obtain an assembly which functions both as a circuit breaker and as a contactor.
Carrying out a locking between the various circuit breakers-contactors in a contactor device similar to that shown in FIG. 7, but this time by the use of pneumatic means arranged in accordance with the invention. let it be assumed that the contactor-circuit breaker device to be provided with the pneumatic interlock consists, as shown in fig. 13, in two ultra-fast circuit breakers excited by their coils r1 and
2 2 r and comprising contact pairs s1 and! ..
acting on protective resistors g1 and g2, and comprises, in addition
3 be, a normal circuit breaker with ¯µ¯ contacts, which normal circuit breaker is fitted with a spark arrester device E, which spark arrester device is controlled by the position of the lever o of this normal circuit breaker, lever recalled by a res- comes out to its open position. In such a case, said locking and pneumatic control of the three circuit breakers, for example, are carried out as follows.
A sliding piston is made to act on each of the breaking levers of the two ultra-fast circuit breakers and on the lever o of the normal circuit breaker, respectively, in cylinders K1, K2 and
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3 K. Arrangements are made so that the lower part of these three cylinders can be supplied with compressed air, this air tending to close said three circuit breakers.
A compressed air supply pipe is established from a compressed air tank N which pipe ends at the bottom.
3 of the cylinder K of the normal device, We place in this pipe one after the other, two adjustment valves, the handles 0 and P of which can place each of the valves, independently, either in a position allowing air
3 compressed to act on the piston of said cylinder K, or allowing the compressed air of this cylinder to escape into the atmosphere and this,
while shutting off the air flow
3 compressed towards said cylinder K The first lever 0 is operated by hand and the second lever P is actuated by a relay p1 which puts said lever in the position of communication with the atmosphere as soon as the current reaches a value for which the Normal circuit breaker (lever o) must open.
Relay P1 and handle P are therefore here the means of tripping especially of the normal circuit breaker. The locking between this one and the two ultra-fast circuit breakers is obtained very simply by supplying the cylinder.
2 K from the median ultra-fast circuit breaker via a pipe taking
3 origin in the wall of cylinder K of the normal circuit breaker,
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30 and this in a light K placed so that the air does not
2 can reach the bottom of cylinder K only when the lever o of the normal circuit breaker has been raised enough for its spark arrester device E to come into action (position drawn in fig, 13).
Once this position is reached, the line current passes to the motor Q, being limited
1 2 through resistors ± and g, the air entering the cylinder
2 will say K tends to lift the piston but does not succeed until the current has dropped to a certain value, as a result of the increasing speed of the motor, Once the
2 contacts are closed (as shown in fig, 13),
2 on the one hand ± is short-circuited and, on the other hand, the air passes through the light K20 in the cylinder k1 and tends to lift the piston of the extreme left circuit breaker where the same
1 phenomenon occurs again, therefore the last resistance ±. is bypassed.
Circuit breaker operation is exactly the same as that of the apparatus described with reference to Fig. 7 and does not need to be recalled in detail.
Combination - for the case where the pneumatic type device (fig. 13) is applied to a vehicle (such as an electric locomotive) -. of the pneumatic brake control with that of all the contactor circuit breakers.
Special unilateral relation between the ultra-fast circuit breaker and the normal circuit breaker (by the implementation of any appropriate means), this relation being defined by its effect, which must be to cause, with a certain delay, tripping of the normal circuit breaker after
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maintained opening of the ultra-fast circuit breaker (the aim being to prevent the ± protection resistance of the ultra-fast circuit breaker from remaining inserted too long).
Electrical realization of the aforesaid special relation by means of an inter-lodc acting on the delayed relay of the normal circuit breaker and capable of triggering the latter if the ultra-fast circuit breaker remains open,
Realization of the aforesaid electric inter-lock roughly according to fig. 8 where the normal corner circuit-breaker * takes an additional relay t whose winding is in series with the protection resistor IL of the ultra-fast circuit-breaker. or else this relay t is replaced by an additional winding placed on that of the ordinary relay.
Used 10% as usual. of part of the magnetic field of the device for the electromagnetic blowing of the arc which results when the contacts c and a1 separate. (Usual arrangement not shown which consists: first of placing the arc between a pair of iron plates connected to the magnetic poles N and S of the air gap; second, of providing horns for the blown arc and third., add a "blowing boot" (asbestos plates) for arc cooling).
A second group of additional arrangements is intended above all for the second type of embodiments of the invention, therefore for types with a switch lever and with an auxiliary lever more or less similar to that indicated in FIG. 3. These provisions are as follows:
Establishment of a non-inductive shunt ± (fig,
9) of a resistance (value appreciably higher than that of the interruption lever a) between the free end of this lever, therefore between the wiper h and the point of articulation of said interruption lever a. This shunt does not under-
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treats only a minimal part of the current which arrives at contact c, so that said shunt u. does not change the operation much for the case of a slow increase in current.
But let it be assumed that there is a sudden increase in current, normal increase occurring at point A of the curve of FIG. 10 (curve which represents the variation of the current); the result will be that the number of magnetic lines of force contained in the coil made up (fig, 9) by the rectangle formed by the switch lever a, the wiper h1 and the resistance u increases very rapidly. If arrow 1 (to the right of fig, 9) represents the direction of the electric current, the corkscrew rule indicates (see arrow 2 to the left of 1 * air gap f1) that in this gap the direction of the lines of force goes from the observer towards the paper, it is thus a SOUTH magnetic polo shirt which presents itself to the sight, as indicated by the large letter B inscribed there.
The same rule of the corkscrew (see arrow 3 to the right of the gap f) indicates that in this other gap it is a NORTH pole which presents itself to the sight as indicated by the large letter N y registered. The current flows through the lever in the direction from bottom to top as indicated by arrow 4 drawn at its base. The direction of a current induced by the increase in the number of lines of force in the rectangle a, h. , u is the same, in the lever a, as that of the current which is already flowing there, so the induced current (arrow 4 ') is added to that which already flows normally through the switch lever as can be seen immediately by application of the law of LENZ.
The result is that the switch lever a will move to the right with more force than it would have done without the intervention of the ohmic resistor u. This action only comes into play, as long as the lever does not move and the current is still increasing (Phase from A to B in fig. 10).
The moment the lever has moved and has a speed, it generates, therefore, a direct counter-electromotive force.
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gée according to arrow 4 "and the resistance of the arc between the contacts c and a1 intervening in its turn. the current soon starts to flow more and more through the protection resistance g, therefore to fall. reach at 0 (fig. 10) the trip value (Id) which corresponds to the value of said protection resistor g.
During the period going from B to C, the magnetic flux therefore decreases in the rectangle a, h1, u and the direction of the electromotive force generated during this period of decreasing current is contrary to that generated during the period of current. increasing as indicated by arrow 4 "" at the top of lever a. The result will therefore be a decrease in the current flowing through lever a during said period of decrease.
This decrease in current corresponds to a decrease in the force exerted on the lever already open, a decrease which is desirable, at this time $ given that the contacts a1 and 9- are already separated during the period of decreasing current and that it is then there is no need to force the speed of lever a and increase its final shock against an ad hoc stop (not shown). In summary, the ± shunt acts as an accelerator during the increasing current phase and as a damper during the phase. decreasing current. Since this second phase is not very important, the shuntyq will be referred to hereinafter as "accelerator shunt".
This accelerator shunt also exerts a third favorable effect on account of the ampere-turns represented by the increased current flowing in the rectangle ¯% h1, u in the direction of arrow 4 '. By applying the rule of the corkscrew to the direction of this arrow to see how it acts on the magnetic field in the air gap f, we immediately see that any current flowing through the ions of the arrow 4 'decreases the field to the right of the lever a and increases it to the left.
However, this current is increased due to the inexistence of the shunt u and it will increase the magnetic field to the left of the
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lever, therefore the field used for blowing the arc which is established between the ± et al contacts: the shunt u therefore increases the efficiency of the blowing. As for the action on the speed of the lever, it is to increase it during the danger and to decrease it afterwards, the final speed of the lever being approximately the same as if the shunt u. did not intervene ;, but a higher maximum speed could be obtained without the final shock being increased.
Addition to said circuit breakers of the type of those which have just been described, therefore for example to a circuit breaker comprising an acceleration shunt u of an arrangement comprising, on the one hand (fig. 11) an additional shunt. silencing said compensating shunt "x interposed between the extremity
3 free tee of the auxiliary lever a and the point of articulation of this lever (as clearly indicated in said Figure 11 in which 1 designates a conductive column carrying the two wipers hl and h2 and serving as the starting point for the accelerator shunt u) and, on the other hand, a mechanical connection means such that this means placed between the interrup-
3 tor.!:
. and the auxiliary lever a, makes the movement of the two levers integral with all the times that it is the auxiliary lever which pulls on the other, even when it is the switch lever A which pushes the other, provided that this pushing force is between zero and a predetermined maximum, but allows the interruption lever a to approach the auxiliary lever
3 a as soon as the force by which the other lever resists it exceeds the aforesaid predetermined maximum In other words, we
3 establishes ,, between the two levers a and a.
a mechanical connection sui is rigid for forces below a certain limit but becomes unilateral and capable of yielding for the forces which / exceed, such connections being well known in the art and involving the more often,
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means in question is established by having the switch lever have a yoke with elongated eye a, the lever
3- 30 auxiliary to a yoke with a round eye and interposed between these two yokes a device comprising a rod, the right end of which is provided with a pin v1 artiou-
30 lée in said yoke a, and a left end provided
2 of a jr. can slide in the elongated eye a,
3 4 a cylindrical body v and an external flange. 1 on the side of its right end.
Said device includes $! in addition, a coil spring .1. intended to be supported by one of its ends on said collar ± and by the other on a ring z1 integral with the other end of this spring, this ring being intended not to allow the spring Z a free relaxation because that, a liver that all this mounted in place, this ring z1 presses on the outer edges of the clevis with elongated eye a that includes the lever a. As it is easy to verify, the example thus given realizes a rigid mechanical relation becoming unilateral from the force with which its spring z has been compressed.
The simultaneous combination of the shunt x and the stop spring means z aims to prevent very intense accelerating inaction of the accelerator shunt u from activating the ultra-fast circuit breaker at the slightest transient sur-
3 coming into the network * Assuming that the linkage v is completely rigid, the compensation shunt x would simply and simply cancel out any accelerating effect.
Indeed., Considering only the direction of the electromotive force produced during an increasing current phase, the induced current which tends to exist due to the accelerator shunt.!. au .. ra in lever a, the direction of arrow 5, and that tending to exist due to the compensating shunt in lever a, will have the direction of arrow 6, one and 1 * beyond the two arrows pointing in this figure from bottom to top, as this is easy to verify by the applica-
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tion of LENZ's law, So we are dealing with two currents of identical direction circulating in air gaps with opposite direction of magnetic field, which amounts to saying that the two le-
3
Third party a and.!.
tend to come together without there being a - free force acting on the system. It follows that ,, as long as the ring z1 does not slide on the rod v, the effect of the shunt u tends to be canceled or limited by the effect of the compensating shunt x. The result is that the circuit breaker will not move, not until the current increase is too fast in the unit of time, so it will not react to not too severe current spikes. But if, on the contrary, the increase in the flow in the air gaps becomes very fast, the switch lever will compress (with its elongated eye clevis a) the spring.!. while the other lever will come a little closer to the switch lever.
What is certain is that from the moment the spring is compressed, the accelerator shunt resumes its accelerating action for the part of the current which exceeds that which is necessary for the compression of the spring z, As soon as the contacts c and a1 are separated;
, the direction of the current is
3 reversed in the copensation lever a, so that the latter. henceforth, instead of opposing the movement of the lever a, pull on it after the spring z has brought the
2 city v in the right end of the elongated eye a, the two levers therefore work together to fight against the return force of spring b,
As goes without saying and as already emerges from the foregoing, the invention is in no way limited to that of its modes of application, nor to those of the embodiments of its various parts, which have more especially been indicated;
it embraces, 'on the contrary, all the variants, in particular those where the moving parts, instead of comprising a simple lever or simple levers [conductors traversed by the current, include turns
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a part of which enters the magnetic field (air gap) and another part of which remains outside this field (of this gap) the active length of said turns being that of the sum of the lengths of the conductors (belonging to the turns) immersed in the 'air gap, this length being able to be modified by the increased number of turns brought into action for the open position of the ultra-fast circuit breaker, in accordance with the main arrangement of the invention;
those where, for the case of alternating current, the magnetic field of the circuit breaker is alternating, and those where the magnetic field is excited not in series, but in shunt, in compound or undergoes the effect of any appropriate winding.
ABSTRACT. at). Improvements made to ultra-fast circuit-breakers, based on the electromagnetic force that undergoes, in a magnetic field, a movable conductor traversed by the current to be limited, and said improvements consist mainly in taking measures such as the reduction of the field magnetic due to the decrease in current, when the ultra-fast circuit breaker opens, is compensated by the launch of current through said field ,. over an increased length. *, such that the weakened current can, despite the weakened field, exert on the switch lever sufficient force to resist the force of the return spring, so that the current interruption contacts remain gradually separated, b).
Among other provisions including the application of said improvements. those where recourse is made, in accordance with the "second type of embodiment" to two or more moving parts placed either in the same magnetic field (same air gap) or in several magnetic fields.
ttiques (several gaps) and arrange for the
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common a liver that the separation of the contaote of the high-speed circuit breaker has taken place passes through a number of the aforesaid parts greater than before the separation of edits contacts the electromagnetic forces produced by the aforesaid parts, after the separation of said contacts, being added, by means of appropriate measures, to each other to prevent the return spring from closing said contacts, c). Special elements, machines or tools suitable for obtaining high-speed motorized circuit-breakers, and installations protected by them, similar high-speed circuit-breakers.